JP6408840B2

JP6408840B2 - 制震ダンパー

Info

Publication number: JP6408840B2
Application number: JP2014184318A
Authority: JP
Inventors: 大悟安達; 野村　武史; 武史野村; 高田　友和; 友和高田
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2034-09-10
Also published as: JP2016056605A

Description

本発明は、鉄骨構造等の建物のフレーム内に振動を抑えるために配設される制震ダンパーに関する。

制震ダンパーは、特許文献１，２に開示されるように、所定間隔をおいて平行に配される複数の鋼板の間に粘弾性体を接着し、奇数番の鋼板を建物のフレームの一方の仕口部に、偶数番の鋼板を他方の仕口部にそれぞれ互い違いに接合してブレース状に架設されるものが知られている。また、特許文献３に開示されるように、鋼板をフレームの上側の梁と下側の梁とにそれぞれ接合する壁型のものも知られている。

特開２００２−３４００８５号公報特開２００２−２１３５３１号公報特許第４８４４９２５号公報

このような積層タイプの制震ダンパーは、通常は加振方向に対して粘弾性体の位置を揃えているため、鋼板３層で粘弾性体２層の場合、鋼板と粘弾性体との積層部分から制震ダンパーの取付部分までの間に鋼板１層の部分が発生し、当該部分での断面強度が低下して座屈するおそれがある。このため、鋼板の板厚を大きくすることが考えられるが、重量が大きくなってコストアップに繋がる。特許文献１〜３では、粘弾性体よりも端部側で鋼板間に摺動材やスペーサ等を設けるようにしているが、部品の追加によって施工手順が増える上、やはり重量やコストの増加を招くことになる。

そこで、本発明は、重量やコスト、施工手順を増加させることなく断面強度を上げて座屈を好適に防止できる制震ダンパーを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、３以上の複数枚の鋼板と、各鋼板間に接着される粘弾性体とからなり、鋼板の少なくとも一端が取付部材を介して建物のフレーム側の連結部材に連結、或いは鋼板の少なくとも一端が連結部材に直接連結される制震ダンパーであって、鋼板を半管状の半割金具として、３以上の奇数枚の半割金具を長手方向へ互い違いにずらして配置し、各半割金具の間に粘弾性体を接着して形成される半割ユニットを、一対互いに対向させて組み合わせて、少なくとも最外の半割金具同士を接合した管構造とし、各半割ユニットにおいて、偶数番の半割金具に接着される粘弾性体の少なくとも１層を、取付部材或いは連結部材の粘弾性体側の端面と少なくとも面一となる位置まで取付部材或いは連結部材側へ延設したことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、３以上の複数枚の鋼板と、各鋼板間に接着される粘弾性体とからなり、鋼板の少なくとも一端が取付部材を介して建物のフレーム側の連結部材に連結、或いは鋼板の少なくとも一端が連結部材に直接連結される制震ダンパーであって、鋼板を３以上の奇数枚の平鋼板として長手方向へ互い違いにずらして配置し、偶数番の平鋼板を取付部材或いは連結部材に連結すると共に、取付部材或いは連結部材に連結される当該偶数番の平鋼板と厚み方向の一方側で隣接する奇数番の平鋼板の端面を、当該偶数番の平鋼板の端面よりも長手方向内側に位置させて、当該偶数番の平鋼板と、その平鋼板と厚み方向の他方側で隣接する奇数番の平鋼板とに接着される粘弾性体を、厚み方向の一方側で隣接する奇数番の平鋼板の端面から、取付部材或いは連結部材の平鋼板側の端面と少なくとも面一となる位置まで取付部材或いは連結部材側へ延設したことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、粘弾性体の延設により、重量やコスト、施工手順を増加させることなく断面強度を上げて座屈を好適に防止することができる。
また、粘弾性体を複数積層した管構造が容易に製造可能となり、製品サイズのコンパクト化を維持しつつ、断面強度も確保することができる。
請求項２に記載の発明によれば、平鋼板を積層した制震ダンパーにおいても断面強度を上げて座屈を好適に防止可能となる。

形態１の制震ダンパーの説明図で、（Ａ）は平面、（Ｂ）は側面をそれぞれ示す。（Ａ）はＡ−Ａ線断面、（Ｂ）はＢ−Ｂ線断面、（Ｃ）はＣ−Ｃ線断面、（Ｄ）はＤ−Ｄ線断面をそれぞれ示す。図１のＥ−Ｅ線断面図である。半割ユニットの中央縦断面図である。制震ダンパーの製造方法の説明図である。制震ダンパーを架設したフレームの正面図である。形態２の制震ダンパーの側面図である。形態３の制震ダンパーの側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［形態１］
図１，２は、制震ダンパーの一例を示す説明図で、制震ダンパー１は、上下面が平面で厚み方向が扁平となる横断面六角形状の外管２と、その外管２より一回り小さく、上下面が平面で厚み方向が扁平となる横断面六角形状で、外管２内に同軸で収容される内管３とを備え、外管２と内管３との間には、六角形の半割形状となる鋼製の中半割金具４，４が、両管２，３との間にそれぞれ所定間隔を開けた状態で介在されて、外管２と中半割金具４，４との間及び、内管３と中半割金具４，４との間には、例えばスチレン系の粘弾性体（図１の網状部分）５，５が、互いの対向面を接着した状態で介在されている。

外管２は、長手方向の両端縁にフランジ部７，７を形成した六角形の半割形状である鋼製の一対の外半割金具６，６からなり、一端側には、取付孔９，９を形成したコ字状の外金具８が，開放側を上向きにして外半割金具６の端部に溶接することで、長手方向に突出する状態で固定されている。

内管３も、長手方向の両端縁にフランジ部１１，１１を形成した六角形の半割形状である鋼製の一対の内半割金具１０，１０からなり、一端側には、取付孔１３，１３を形成したコ字状の内金具１２が、開放側を上向きにして内半割金具１０の端部に溶接することで、長手方向に突出する状態で固定されている。ここでは内半割金具１０のフランジ部１１は外半割金具６のフランジ部７よりも幅広となっているが、フランジ部を含む外半割金具６と内半割金具１０との幅方向の寸法は等しくなっている。また、内金具１２は外金具８よりも平面方向で浅く形成され、内金具１２は外金具８より幅広となっている。

中半割金具４は、長手方向の両側縁にフランジ部を有しない鋼製で、両管２，３の外金具８及び内金具１２側と反対側の端部から部分的に挿入されて当該端部から突出する。当該端部には、取付孔１５，１５を形成した取付部材としてのコ字状の中金具１４が、開放側を上向きにして中半割金具４の端部に溶接することで、長手方向に突出する状態で固定されている。

そして、ここでは中金具１４側の端部において、外管２の外半割金具６は、図３にも示すように、中金具１４側へ長く形成されて、厚み方向で中金具１４とオーバーラップしている。また、中半割金具４に接着される粘弾性体５のうち、中半割金具４を挟んで中金具１４の反対側に位置する外側の粘弾性体５Ａ（以下内外で区別する際には５Ａ，５Ｂと表記する。）も、中金具１４側へ長く延設されて、厚み方向で中金具１４とオーバーラップしている。逆に内側の粘弾性体５Ｂは、内半割金具１０が中金具１４との干渉を回避するために外半割金具６よりも短くなっていることから、これに合わせて外側の粘弾性体５Ａよりも短くなっている。よって、外半割金具６は、内半割金具１０の端部に合わせて形成した切込み１６，１６を境にして、内半割金具１０がなくなった厚み分だけ幅方向で両サイドが長く形成されて、フランジ部７ａ，７ａ同士が直接当接している。

この制震ダンパー１の製造は、以下のように行われる。
まず、中半割金具４を挟んで外半割金具６と内半割金具１０とのフランジ部７，１１同士を重ねて（但し、中金具１４側ではフランジ部７ａ，７ａ同士が重ねられる。）、長手方向へ互い違いにずらせた状態で、両半割金具６，１０と中半割金具４との間に粘弾性体５，５を介在させて接着すると、図４に示すように、両半割金具６，１０間に中半割金具４を介して粘弾性体５，５が二層積層され、偶数番である中半割金具４に接着される外側の粘弾性体５Ａが中金具１４とオーバーラップする半割ユニット２０が得られる。この状態で外半割金具６の外金具８は、内半割金具１０の内金具１２上に重なり、両金具の取付孔９，１３が一致する。

この半割ユニット２０をもう一つ形成して、図５に示すように、一対の半割ユニット２０，２０同士を対向させて組み合わせて、全てのフランジ部７，１１同士及びフランジ部７ａ，７ａ同士をボルト２１及びナット２２で固定すると、図１，２に示すように外管２と外管２内で同軸保持される内管３との間で中半割金具４を介して粘弾性体５が四層積層された管構造の制震ダンパー１が得られ、半割ユニット２０単独の場合よりも大きな断面二次モーメントが確保できる。この状態で、背中合わせとなる内金具１２，１２の間と、中金具１４，１４の間とには、取付用の隙間が形成される。

こうして得られた制震ダンパー１は、例えば図６に示すような鉄骨構造の建物のフレーム３０内に設置される。図６において、３１，３１はＨ形鋼からなる横架材、３２，３２は角形鋼管からなる柱で、制震ダンパー１の内金具１２，１２の間と、中金具１４，１４の間とには、連結部材としての帯板状の延長鋼板３３の一端がそれぞれ差し込まれてボルトによって延長状に固定されており、両延長鋼板３３，３３の他端が、フレーム３０の仕口部付近に設けられたガセットプレート３４，３４にボルトによって固定されている。よって、制震ダンパー１は、フレーム３０の一方の対角線上でブレース状に架設される。

このフレーム３０が加振によって水平方向へ変形すると、制震ダンパー１には、軸方向に圧縮力と引張力とが交互に作用する。ここで、外管２と内管３とは、フランジ部７，１１同士が連結されると共に、それぞれ外金具８と内金具１２とによって一方の延長鋼板３３に固定され、中半割金具４，４は中金具１４によって他方の延長鋼板３３に固定されているので、外管２及び内管３が同じ挙動となって中半割金具４，４に対して相対変位する。これにより、四層の粘弾性体５をせん断変形させて振動エネルギーを減衰させることができる。
そして、ここでは、各半割ユニット２０の中金具１４側の端部において、外半割金具６と外側の粘弾性体５Ａとは中金具１４にオーバーラップするまで延設されているので、中金具１４までの間で中半割金具４のみとなる部分がなくなって断面強度が高まり、座屈するおそれが低減される。

このように、上記形態１の制震ダンパー１によれば、中半割金具４を挟んで中金具１４と隣接する外側の粘弾性体５Ａを、厚み方向で中金具１４とオーバーラップするまで中金具１４側へ延設したことで、重量やコスト、施工手順を増加させることなく断面強度を上げて座屈を好適に防止することができる。
特にここでは、３枚の半割金具４，６，１０を長手方向へ互い違いにずらして配置し、各半割金具の間に粘弾性体５，５を接着して形成される半割ユニット２０を、一対互いに対向させて組み合わせて接合した管構造とし、各半割ユニット２０において、偶数番の中半割金具４に接着される外側の粘弾性体５Ａを、中金具１４とオーバーラップするまで延設しているので、粘弾性体５を複数積層した管構造が容易に製造可能となり、製品サイズのコンパクト化を維持しつつ、断面強度も確保することができる。

なお、外管及び内管の断面形状は六角形に限らず、正方形や長方形、半円形や長円形等適宜採用できる。従って、各半割金具も断面形状に応じた半割形状となる。ボルトによる半割金具同士の接合を採用しなければフランジ部をなくしてもよい。取付用の金具も、形状や取付構造は適宜変更可能で、外金具と内金具とを一体に接合することもできるし、取付用の金具を省略して半割金具を直接フレーム側の連結部材に固定することもできる。よって、長手方向で同じ側にずらせた複数の半割金具を一体に固定できれば、最外の半割金具同士のみを接合して管構造としてもよい。

［形態２］
本発明は管構造での積層に限らず、平鋼板と粘弾性体との積層でも採用できる。図７はその一例を示すもので、この制震ダンパー１Ａにおいては、平鋼板４０が５層、粘弾性体４１が４層となって、奇数番の３枚の平鋼板４０が同図左側へ伸長して図示しない取付部材を介してフレームの仕口部等へ連結され、偶数番の２枚の平鋼板４０が同図右側へ伸長して取付部材４２，４２を介してフレームの仕口部等へ連結される。
そして、奇数番の最外の平鋼板４０Ａと、偶数番の平鋼板４０に接着される粘弾性体４１のうち、平鋼板４０を挟んで取付部材４２の反対側に位置する最外の粘弾性体４１Ａとは、それぞれ取付部材４２側へ伸長して厚み方向で取付部材４２とオーバーラップしている。
よって、形態２の平鋼板４０を積層した制震ダンパー１Ａにおいても、粘弾性体４１の延設により、取付部材４２までの間で平鋼板４０のみとなる部分がなくなって断面強度が高まり、座屈のおそれが低減される。

［形態３］
図８に示す制震ダンパー１Ｂも積層タイプで、ここでは平鋼板４０が３層、粘弾性体４１が２層となっている。この場合も、最外の平鋼板４０Ａと、中央に位置する偶数番の平鋼板４０に接着される粘弾性体４１のうち、平鋼板４０を挟んで取付部材４２の反対側に位置する粘弾性体４１Ａとは、取付部材４２側へ伸長して厚み方向で取付部材４２とオーバーラップしている。
よって、形態３の平鋼板４０を積層した制震ダンパー１Ｂにおいても、粘弾性体４１の延設により、取付部材４２までの間で平鋼板４０のみとなる部分がなくなって断面強度が高まり、座屈のおそれが低減される。

一方、上記各形態において、粘弾性体は取付部材と厚み方向でオーバーラップさせる場合に限らず、少なくとも取付部材の端面と面一となる位置まで取付部材側へ延設させるようにすれば、鋼板のみとなる断面がなくなるため、同様に断面強度を高めることができる。また、取付部材を用いる場合に限らず、鋼板の端部をフレームの仕口部等に連結部材を介して直接連結する場合も、粘弾性体を連結部材に対して厚み方向でオーバーラップさせたり、連結部材の端面と面一となる位置まで連結部材側へ延設させたりすることができる。
従って、制震ダンパーの配設形態も、上記形態のように制震ダンパーの両端に延長鋼板を接続して配設する構造に限らず、何れか一方にのみ延長鋼板を接続して他方は直接仕口部に連結してもよい。
また、フレーム内で一方の対角線上にのみ配設する場合に限らず、フレームに十分な厚みがあれば、他方の対角線上にも制震ダンパーを配設してＸ状とすることもできるし、いわゆるＫブレース状に配設することもできる。

１，１Ａ，１Ｂ・・制震ダンパー、２・・外管、３・・内管、４・・中半割金具、５，４１・・粘弾性体、６・・外半割金具、７，１１・・フランジ部、８・・外金具、１０・・内半割金具、１２・・内金具、１４・・中金具、２０・・半割ユニット、３０・・フレーム、３１・・横架材、３２・・柱、３３・・延長鋼板、４０・・平鋼板、４２・・取付部材。

Claims

３以上の複数枚の鋼板と、各前記鋼板間に接着される粘弾性体とからなり、前記鋼板の少なくとも一端が取付部材を介して建物のフレーム側の連結部材に連結、或いは前記鋼板の少なくとも一端が前記連結部材に直接連結される制震ダンパーであって、
前記鋼板を半管状の半割金具として、３以上の奇数枚の前記半割金具を長手方向へ互い違いにずらして配置し、各前記半割金具の間に前記粘弾性体を接着して形成される半割ユニットを、一対互いに対向させて組み合わせて、少なくとも最外の前記半割金具同士を接合した管構造とし、各前記半割ユニットにおいて、偶数番の前記半割金具に接着される前記粘弾性体の少なくとも１層を、前記取付部材或いは前記連結部材の前記粘弾性体側の端面と少なくとも面一となる位置まで前記取付部材或いは前記連結部材側へ延設したことを特徴とする制震ダンパー。
３以上の複数枚の鋼板と、各前記鋼板間に接着される粘弾性体とからなり、前記鋼板の少なくとも一端が取付部材を介して建物のフレーム側の連結部材に連結、或いは前記鋼板の少なくとも一端が前記連結部材に直接連結される制震ダンパーであって、
前記鋼板を３以上の奇数枚の平鋼板として長手方向へ互い違いにずらして配置し、偶数番の前記平鋼板を前記取付部材或いは前記連結部材に連結すると共に、前記取付部材或いは前記連結部材に連結される当該偶数番の前記平鋼板と厚み方向の一方側で隣接する奇数番の前記平鋼板の端面を、当該偶数番の前記平鋼板の端面よりも長手方向内側に位置させて、当該偶数番の前記平鋼板と、その平鋼板と厚み方向の他方側で隣接する奇数番の前記平鋼板とに接着される前記粘弾性体を、前記厚み方向の一方側で隣接する奇数番の前記平鋼板の端面から、前記取付部材或いは前記連結部材の前記平鋼板側の端面と少なくとも面一となる位置まで前記取付部材或いは前記連結部材側へ延設したことを特徴とする制震ダンパー。