JPH03168427A - 弾塑性ダンパー及びその取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は隣接する構造物間等距離をおいて対向する構
造部材間に接続され、両構造部材の相対変形時の振動を
抑制する、弾塑性ダンパーに関するものである。

（発明が解決しようとする課題） 地震時等に構造物に蓄えられる振動エネルギーを固有周
期の異なる構造物間で、ここに設置され、その相対移動
時の変形を利用して消費する、回転体形状をしたダンパ
ーを出願人はこれまでに幾つか提案している。

これらのダンパーは外力によって塑性化するときの弾塑
性履歴エネルギーにより振動エネルギーを吸収するもの
であるが、　４が固定，他端が回転自在に接続される場
合は釣り鐘状に、両端固定の場合は鼓状に形戊され、外
力作用時の曲げモーメントの分布に対応した立面形状を
することによりエネルギーの吸収効率が高《、また回転
体であるために方向性なく作動する、という利点を持っ
ている。

ところでこの回転体形のダンパーは構造物間に跨り、両
端が変位に強制的に追従する状態に設置されるため特に
高層の建物の場合、過大な水平変位を生じた際、その変
位量に伴ってダンパーの両端間距離が変化し、ダンパー
に軸方向力が働くことになる。この結果、繰り返し加力
によってダンパーは機能の異方性化を招くと同時に、圧
縮時に座屈し易くなり、エネルギー吸収能力が低下する
可能性がある。

この発明はこの回転体形ダンパーの抱える課題に着目し
てなされたもので、軸方向力を負担させない構造のダン
パーを加えて提案しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明ではダンパー本体を既出願発明の鼓形のダンパー
が軸方向に２個連結した形状に形成し、その両端を一方
の構造部材に固定し、中央部を他方の構造部材に、本体
の軸方向に垂直な方向の力のみを負担する状態に連結す
ることにより軸方向力が働かない構造とし、前記の機能
低下の問題を解決する。

弾塑性ダンパーはこの両側の、中央がくびれた回転体形
状の鼓形をしたダンパー部とこれを連結する連結部とか
ら構威され、互いに距離をおいて対向する、一方の構造
部材にダンパー部の両端で固定され、中央部の連結部で
他方の構造部材に連結される。

他方の構造部材と弾塑性ダンパーを接続する連結部材は
弾塑性ダンパーの連結部の外側，または回りに配置され
る取付部材に鉛直面内に回転自在に接続される等、構造
部材間の鉛直変位によって生しる応力を伝達しない納ま
りとなる。

微小な相対変形に対しては、取付部材と連結部間に高減
衰ゴムを介在させることにより吸収し、またこの高減衰
ゴムによって弾塑性ダンパーの軸方向の構造部材間の相
対移動や１戻れを起こさせる水平方向の変形の吸収も行
う。

（実施例） 以下本発明を一実施例を示す図面に基づいて説明する。

まず第１請求項記載の発明を説明する。

この発明の弾塑性ダンパーＤは第１図−■に示すように
鼓形をした両側のダンパー部ｄ．ｄとこれを連結する中
央部の連結部ｄ２とからなり、ダンパー部ｄ，，　ｄ，
の端部で、距離をおいて対向する一方の構造部材Ｓに接
合されると同時に、連結部ｄ２で他方の構造部材Ｓに連
結され、両構造部材Ｓ，Ｓの相対移動時に構造物の振動
エネルギーを吸収するものである。

各ダンパー部ｄ．は両構造部材Ｓ，Ｓの相対移動時に両
端間に働くせん断力によって生ずる曲げモーメント分布
に対応した立面形状の、中央がくびれた回転体形状の鼓
形をし、全戒に亘って一様に塑性化する構造となってい
る。

すなわちこの弾塑性ダンパーＤは両ダンパー部ｄ．，　
ｄ．の先端が構造部材Ｓに固定され、連結部ｄ２が他の
構造部材Ｓに、軸に垂直方向に力を受ける状態に接続さ
れることにより曲げモーメント分布は第１図一■に示す
ように両端固定梁の中央部に集中荷重が作用する場合と
同様に表れるため降伏を全或に亘ってほぼ同時に起こす
ことになる。

弾塑性ダンパーＤは第２図一■に示すように鼓形のダン
パーを２個積み重ねてポルト１により連結し、一体化す
る、または■に示すように連結され、一体化した状態に
切削加工することにより製作される。

ダンパー部ｄ１の少なくとも取付端には図示するように
接合用のフランジｄ，“が形成されるが、このダンパー
部ｄ．，　ｄｌの一体化は連結部ｄ２側に同様に形成さ
れたフランジｄ，“，ｄ１゛を第２図一ｍに示すように
連結部ｄ２となる、鋼管等他の回転体形状の部材を挟ん
でボルト１で接合ずることによっても行われる。フラン
ジｄ１′はダンパー部ｄｌに溶接等により接合され、一
体化される。

次に第２請求項記載発明である、弾塑性ダンパーＤの取
付方を説明する。

弾塑性ダンパーＤは第３図−１，ＩＩに示すように両端
で一方の構造部材Ｓに跨って設置され、中央部の連結部
ｄ２の外側，または回りに配置される取付部材２におい
て他方の構造部材Ｓに連結部材３を介して連結される。

例えば構造部材Ｓとして隣接する構造物の一方から水平
に、平行に張り出した片持ち梁４．４間にダンパー部ｄ
．，　ｄ，を固定し、他方の構造物に連結された連結部
材３を取付部材２に接続することにより弾塑性ダンパー
Ｄは構造物の、連結部材３の軸方向の振動を吸収する状
態に設置される。

連結部材３は弾塑性ダンパーＤに軸方向力を作用させな
いために、例えば構造部材Ｓと取付部材２とに少なくと
も鉛直面内に回転自在に連結される。

第４図−■は連結部材３を一本接続し、その軸方向の相
対移動に対してのみ弾塑性ダンパーＤが有効な場合、■
は２本の連結部材３を接続して水平２方向に有効な場合
の連結部材３の取付状態を示したものである。

第５図−■は第３図一Ｈの、連結部分の詳細を示したも
のである。

この実施例は取付部材２を連結部ｄ２のフランジｄ２゜
　ａ２１の連結部材３側に接合した場合であるが、この
取付部材２と連結部材３とは双方から突設されたブラケ
ット２ａ，３ａを互いにビン５で接合することにより水
平軸回りに回転自在に接続される。第５図一■，■はそ
れぞれ第４図−■，■の接続方法に対応ずる詳細である
。

第６図は取付部材２を鋳物で形成した場合の実施例を示
したものである。

この場合、取付部材２は弾塑性ダンパーＤの連結部ｄ２
を兼ねており、ダンパー部ｄ，，　ｄ，のフランジｄｌ
’＋ｄｌ′間に挟み込まれ、ここにポルトｌを挿通する
ことによりダンパー部ｄ，，　ｄ，に接合される。■，
■はそれぞれ弾塑性ダンパーＤを一方向，二方向に有効
とする場合の、取付部材２の製作例である。

第７図の実施例は連結部材３と取付部材２とのビン接合
に加え、円筒形の取付部材２を弥塑性ダンパーＤの連結
部ｄ２の周囲に、鉛直軸回りに回転自在状態に配置した
もので、連結部材３を弾塑性ダンパーＤに対して鉛直．
水平の３次元の回転を自在とすることにより弾塑性ダン
パーＤにせん断力以外の外力を作用させない、すなわち
捩れも作用させない構造としたものである。Ｔ，　　Ｉ
Ｉは弾塑性ダンパーＤがそれぞれ一方向，二方向に有効
な場合の実施例である。

図示する実施例では取付部材２の内周面と連結部ｄ２の
外周面を研摩する，または間に低摩擦部材を介在させる
等によって両者間の摩擦係数を小さくすることにより取
付部材２が弾塑性ダンパーＤに対して抵抗なく水平面内
を回転する状態に接続し、取付部材２が連結部ｄ２に対
して回転可能となることによって連結部材３が弾塑性ダ
ンパーＤに対して任意の方向に回転自在としている。

連結部材３の弾塑性ダンパーＤに対する３次元に回転可
能な状態は、第７図に示す、ピン５による取付部材２と
連結部材３の接続を自在継手等に置き換えることによっ
ても得られる。これは第７図の実施例の、取付部材２が
連結部ｄ２に対して回転し、連結部材３が取付部材２に
対して回転する構造と同等である。

第８図の実施例は連結部ｄ２回りに第７図の場合と同し
く円筒形の取付部材２を配置し、この取付部材２と連結
部ｄ２間に高減衰ゴム６を双方に接着して介在させ、こ
の高滅衰ゴム６により構造部材（構造物）Ｓ，Ｓ間の上
下方向と、連結部材３の軸方向及び弾塑性ダンパーＤの
捩れ方向の微小振動や風荷重程度の比較的小さい水平力
作用時の振動を吸収させる構造としたものである。

高減衰ゴム６は高さ方向に弾性変形することにより構造
部材Ｓ，Ｓ間の上下方向の変位を、また半径方向，円周
方向に変形することによりそれぞれ連結部材３の軸方向
と弾塑性ダンパーＤの捩れ方向の微小な相対変位を吸収
する。

このためこの高減衰ゴム６に、その厚みを調整すること
により第７図の実施例の構造と同様に、連結部材３から
の軸方向力以外の外力を絶縁する機能を持たせることが
でき、連結部材３と取付部材２との接続を第９図に示す
ようにピン接合に代え、剛接合としても弾塑性ダンパー
Ｄに軸方向力や捩りモーメントを作用させない構造とす
ることができる。

その場合、弾塑性ダンパーＤは高減衰ゴム６が半径方向
に圧縮変形する力を超える外力に対してのみ作動するこ
とになる。

（発明の効果） この発明は以上の通りであり、鼓形のダンパーを２個軸
方向に連結した形状をし、その両端が一方の構造部材に
固定され、中央部の連結部が他方の構造部材に軸方向力
を負担しない状態に連結されて設置されるものであるた
め純粋にせん断力のみを受けることになり、構造部材の
過大な相対変位時の、異方性化や座屈の恐れが低減され
ると同時に、連結部材が弾塑性ダンパーの軸回りに回転
自在となることによって捩り歪みの発生も防止されるこ
とになる。

【図面の簡単な説明】

第１図−■は弾塑性ダンパーの概要を示した立面図，■
はその外力作用時の曲げモーメント図、第２図−１，　
　Ｉｆ，　　Ｉ［Ｉは弾塑性ダンパーの具体的な製作例
を示した立面図、第３図−■は弾塑性ダンパーの設置状
態を示した立面図，■はその拡大図、第４図−■，■は
第３図一■の平筒図、第５図−■は弾塑性ダンパー設置
の具体例を示した立面図．ｎ，ｍはその平面図、第６図
一Ｉは他の設置例を示した立面図，　　ＩＩ．　　ＩＩ
Ｉはそれに使用される取付部材の製作例を示した斜視図
、第７図−［，■は鉛直軸回りに回転自在に取付部材を
接続した場合の実施例を示したそれぞれ立面図．横断面
図、第８図一■．■は取付部材と連結部間に高減衰ゴム
を介在させた場合の実施例を示したそれぞれ縦断面図．
横断面図、第９図は連結部材を取付部材に剛に接合した
場合の実施例を示した横断面図である。 Ｄ・・・・・・弾塑性ダンパー、ｄ１・・・・・ダンパ
ー部、ｄ１　　・・・・・・フランジ、ｄ２・・・・・
・連結部、ｄｔ′・・・・・・フランジ、Ｓ・・・・・
・構造部材、１・・・・・・ボルト、２・・・・・・取
付部材、２ａ・・・・・・ブラケット、３・・・・・・
連結部材、３ａ・・・・・・ブラケット、４・・・・・
・片持ち梁、５・・・・・・ピン、６・・・・・・高減
衰ゴム。 第 ８ 閏−１ 第 ９ 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに距離をおいて対向する構造部材間に配置さ
   れ、一方の構造部材に端部で固定される、両側のダンパ
   ー部と、他方の構造部材に連結される、中央部の連結部
   とからなり、各ダンパー部は中央がくびれた回転体形状
   の鼓状に形成されていることを特徴とする弾塑性ダンパ
   ー。
2. （２）第１請求項記載の弾塑性ダンパーを、互いに距離
   をおいて対向する、一方の構造部材に両ダンパー部の端
   部を固定し、連結部を他方の構造部材に連結してあるこ
   とを特徴とする弾塑性ダンパーの取付構造。
3. （３）連結部の外側、または回りには他方の構造部材に
   接続される連結部材が連結される取付部材が配置され、
   連結部材はこの取付部材に鉛直面内に回転自在に連結さ
   れていることを特徴とする第２請求項記載の弾塑性ダン
   パーの取付構造。
4. （４）取付部材は連結部に水平面内に回転自在に接続さ
   れていることを特徴とする第３請求項記載の弾塑性ダン
   パーの取付構造。
5. （５）取付部材は連結部回りに配置され、連結部と取付
   部材間には高減衰ゴムが双方に接着されて介在している
   ことを特徴とする第３請求項記載の弾塑性ダンパーの取
   付構造。
6. （６）取付部材は連結部回りに配置され、連結部と取付
   部材間には高減衰ゴムが双方に接着されて介在し、連結
   部材は連結部に剛接合されていることを特徴とする第２
   請求項記載の弾塑性ダンパーの取付構造。