JP6740674B2 - エネルギ吸収デバイス及び耐震壁 - Google Patents
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Description
図1Aに示されるように、第1実施形態に係る耐震壁10は、矩形枠状に形成されたフレーム部12と、フレーム部12内に配置された単一の斜材18と、斜材18とフレーム部12との間に設けられた一対のエネルギ吸収デバイス20と、を含んで構成されている。
図2Aに示されるように、第2実施形態に係る耐震壁24は、第1実施形態の耐震壁10と同様の構成のフレーム部12と、斜材としての第1斜材26及び第2斜材28と、第1斜材26とフレーム部12との間及び第2斜材28とフレーム部12との間にそれぞれ設けられた二対のエネルギ吸収デバイス20と、を含んで構成されている。
図3Aに示されるように、第3実施形態に係る耐震壁25は、第1実施形態の耐震壁10と同様の構成のフレーム部12の内部に、長尺状の連結部材17A、17B及びブロック状の連結部材17Cが設けられている。連結部材17Aは建物の水平方向H及び上下方向Vに対して傾斜された状態で延在されている。この連結部材17Aの下端部は建物の下方側の配置された横材16の長手方向の中間部に接合されており、連結部材17Aの上端部は後述する連結部材17Bの上端部に接合されている。また、連結部材17Bは建物の上下方向Vに延在されている。この連結部材17Bの下端部は建物の下方側の配置された横材16の長手方向の中間部に接合されており、連結部材17Bの上端部は建物の上方側の配置された横材16と離間している。さらに、連結部材17Cは、建物の上方側の配置された横材16の長手方向の略中央部に接合されている。
次に、第1実施形態の耐震壁10、第2実施形態の耐震壁24及び第3実施形態の耐震壁25に用いられるエネルギ吸収デバイス20について説明する。
次に、図5A及び図5Bを用いて本発明の第2実施形態に係るエネルギ吸収デバイス42について説明する。なお、上記第1実施形態に係るエネルギ吸収デバイス20と対応する部材や部分については上記実施形態と同一の符号を付してその説明を省略することがある。また、後述する第3実施形態〜第18実施形態に係るエネルギ吸収デバイスの説明においても、既に説明したエネルギ吸収デバイスの各部材や部分と同一の符号を付してその説明を省略することがある。
次に、図6A及び図6Bを用いて本発明の第3実施形態に係るエネルギ吸収デバイス44について説明する。
次に、図7A及び図7Bを用いて本発明の第4実施形態に係るエネルギ吸収デバイス46について説明する。
次に、図11A及び図11Bを用いて本発明の第8実施形態に係るエネルギ吸収デバイス68について説明する。
次に、図13A及び図13Bを用いて本発明の第10実施形態に係るエネルギ吸収デバイス74について説明する。
次に、図14A及び図14Bを用いて本発明の第11実施形態に係るエネルギ吸収デバイス82について説明する。
次に、図15A及び図15Bを用いて本発明の第12実施形態に係るエネルギ吸収デバイス84について説明する。
次に、図16A及び図16Bを用いて本発明の第13実施形態に係るエネルギ吸収デバイス86について説明する。
次に、図17A〜図17Cを用いて本発明の第14実施形態に係るエネルギ吸収デバイス88について説明する。
次に、図18〜図21Bを用いて本発明の第15実施形態〜第18実施形態に係るエネルギ吸収デバイスについて説明する。
次に、図22A〜図23Dを用いて、本発明のエネルギ吸収デバイスに変形軸線の軸方向への荷重が入力された際に生じるエネルギ吸収荷重の特性のCAE解析による評価結果について説明する。
図22A〜図22Cには、CAE解析を行った際のエネルギ吸収デバイス100及び斜材18の各部の寸法が示されている。図22A、図22B(A)及び図22Cに示されるように、ケースナンバーC1に係るエネルギ吸収デバイス100は、図4Cに示された第1実施形態に係るエネルギ吸収デバイス20と同様の構成であり、図22A、図22B(B)及び図22Cに示されるように、ケースナンバーC2に係るエネルギ吸収デバイス100は、図5Bに示された第2実施形態に係るエネルギ吸収デバイス42と同様の構成である。また、図22A、図22B(C)及び図22Cに示されるように、ケースナンバーC3に係るエネルギ吸収デバイス100は、図5Bに示された第2実施形態に係るエネルギ吸収デバイス42に図12Bに示されたエネルギ吸収デバイス72の芯管70を加えたものである。なお、ケースナンバーC0に係るエネルギ吸収デバイスは、湾曲部38、外側延在部36A及び内側延在部36Bにスリット40が形成されていない比較対象に係るものである。そして、図22Cに示されるように、芯管70を除く各部の内外径、板厚、長さ及びスリット間隔(隣り合うスリット40の周方向への角度)を同一の条件に設定して、軸線方向への引張荷重(又は圧縮荷重)Pを加えた。
図23A〜図23Cには、CAE解析を行った際のエネルギ吸収デバイス102の各部の寸法が示されている。図23A及び図23Cに示されるように、ケースナンバーF1及びF3に係るエネルギ吸収デバイス102の構成は、図13Bに記載された第10実施形態に係るエネルギ吸収デバイス74を模擬した構成である。すなわち、エネルギ吸収デバイス74の第1接続部30と接続板78がスペーサ60を介して接合されていると共に、第2接続部32と斜材18がスペーサ60を介して接合されている状態を模擬している。また、図23B及び図23Cに示されるように、ケースナンバーF2及びF4に係るエネルギ吸収デバイス102の構成は、図14Bに記載された第11実施形態に係るエネルギ吸収デバイス82を模擬した構成である。そして、図23Cに示されるように、幅寸法を除く各部の寸法が同一の寸法に設定された2つのエネルギ吸収部材76を有するエネルギ吸収デバイス102に軸線方向への引張荷重Pを加えた。
12 フレーム部
14 縦材
16 横材
17A 連結部材
17B 連結部材
17C 連結部材
18 斜材(第2拘束部)
20 エネルギ吸収デバイス
24 耐震壁
26 第1斜材(斜材)
28 第2斜材(斜材)
30 第1接続部
32 第2接続部
36 エネルギ吸収部
36A 外側延在部(第2延在部)
36B 内側延在部(第1延在部)
38 湾曲部
40 スリット
42 エネルギ吸収デバイス
44 エネルギ吸収デバイス
46 エネルギ吸収デバイス
56 ボルト(締結要素)
58 ナット(締結要素)
62 エネルギ吸収デバイス
64 エネルギ吸収デバイス
66 エネルギ吸収デバイス
68 エネルギ吸収デバイス
70 芯管(第1拘束部)
72 エネルギ吸収デバイス
74 エネルギ吸収デバイス
78B 接続板の長手方向一方側の部位(第1拘束部)
82 エネルギ吸収デバイス
84 エネルギ吸収デバイス
86 エネルギ吸収デバイス
88 エネルギ吸収デバイス
92 エネルギ吸収デバイス
94 エネルギ吸収デバイス
96 エネルギ吸収デバイス
98 エネルギ吸収デバイス
100 エネルギ吸収デバイス
102 エネルギ吸収デバイス
H 建物の水平方向
V 建物の上下方向
Q フレーム部に入力された荷重
P 変形軸線の軸方向への荷重
L 変形軸線
Z 変形軸線の軸方向
Claims (11)
- 変形軸線の方向に作用する荷重に対して変形するエネルギ吸収デバイスであって、
前記エネルギ吸収デバイスの変形軸線上又は変形軸線の回りに配置され、一の部材が接続される第1接続部と、
前記第1接続部よりも前記変形軸線から離れて該変形軸線の回りに配置され、他の部材が接続される第2接続部と、
前記変形軸線の軸方向の一方側が開放された形状に湾曲された複数の湾曲部と、該複数の湾曲部と前記第1接続部とを繋ぐ複数の第1延在部と、該複数の湾曲部と前記第2接続部とを繋ぐ複数の第2延在部と、を有し、前記変形軸線の軸方向から見て該変形軸線を囲むように又は挟むように互いに離間して配置され、前記変形軸線の軸方向への荷重によって、前記第1接続部と前記第2接続部との前記変形軸線の軸方向への相対位置が変化されることで、前記湾曲部、前記第1延在部及び前記第2延在部のすべてが塑性変形されてエネルギを吸収するエネルギ吸収部と、
を備えたエネルギ吸収デバイス。 - 前記湾曲部、前記第1延在部及び前記第2延在部の幅が一定の幅に設定されている請求項1記載のエネルギ吸収デバイス。
- 前記第1延在部及び前記第2延在部は、前記変形軸線の軸方向に沿って平板状に延在されている請求項1又は請求項2記載のエネルギ吸収デバイス。
- 前記エネルギ吸収部は、第1拘束部と該第1拘束部と前記変形軸線と直交する方向に対向して配置された第2拘束部との間に配置されることで、前記変形軸線の軸方向への荷重に対して、前記第1延在部と前記第2延在部との間隔が保たれた状態で該湾曲部が塑性変形される請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のエネルギ吸収デバイス。
- 前記エネルギ吸収部は、前記第1延在部及び前記第2延在部が該第1延在部及び該第2延在部の周縁部の部材と離間した状態で配置されることで、前記変形軸線の軸方向への荷重に対して、前記第1延在部と前記第2延在部との間隔が変化可能な状態で前記湾曲部が塑性変形される請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のエネルギ吸収デバイス。
- 前記第1接続部及び前記第2接続部は、前記変形軸線を軸方向とする円筒状又は多角形断面の筒状に形成されている請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のエネルギ吸収デバイス。
- 複数のスリットが、前記エネルギ吸収部に形成されており、
前記スリットと前記エネルギ吸収部とが、前記変形軸線の軸方向から見て該変形軸線の回りに交互に配置されている請求項6記載のエネルギ吸収デバイス。 - 前記第1接続部及び前記第2接続部には、着脱可能な締結要素が係合される被係合部がそれぞれ設けられている請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のエネルギ吸収デバイス。
- 建物の水平方向に間隔をあけて建物の上下方向に延在する一対の縦材と、前記一対の縦材の上端部及び下端部を建物の水平方向に繋ぐ一対の横材と、を有するフレーム部と、
前記一対の縦材の間かつ前記一対の横材の間に配置され、前記フレーム部に入力された荷重が伝達されることで前記湾曲部が塑性変形される請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のエネルギ吸収デバイスと、
を備えた耐震壁。 - 前記一対の縦材の間かつ前記一対の横材の間には、建物の上下方向に対して傾斜された斜材が設けられており、
前記斜材の一端部が、前記エネルギ吸収デバイスの前記第1接続部及び前記第2接続部のいずれか一方に接続されていると共に、前記フレーム部が、前記第1接続部及び前記第2接続部のいずれか他方に接続されている請求項9記載の耐震壁。 - 前記フレーム部と前記エネルギ吸収デバイスとを繋ぐ連結部材が、前記一対の縦材の間かつ前記一対の横材の間に設けられることで、前記変形軸線の軸方向が、前記縦材又は前記横材が延在する方向と一致している請求項9記載の耐震壁。
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