JPH03228975A - 振動減衰装置を組込んだ構築物 - 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、地震力や風力による振動を減衰する装置を
組込んだ構築物に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、構築物に組込まれる振動減衰装置としては、（１
）第２０図および第２１図に示すように、上部が開放さ
れている中空壁パネル８を下部梁２に固定し、その中空
壁パネル８に充填した粘性物質９に、上部梁６に固定し
た垂直板体１０を挿入し、その垂直板体１０が粘性物質
９の中を移動するときの抵抗力を利用して振動エネルギ
ーを吸収するように構成した振動減衰装置、（２）第２
２図および第２３図に示すように、下部梁２に固定され
たプレキャストコンクリート製壁パネル１１の上部に中
央支持板１２を固定し、上部梁６に固定した一対の外側
支持板１３と、前記中央支持板１２の両面との間に粘弾
性材層４を挾み込んだ状態で固定し、前記中央支持板１
２と各外側支持板１３との相対的横移動による粘弾性材
層４のせん断変形抵抗力を利用して振動エネルギーを吸
収する振動減衰装置、（３）第２４図に示すように、下
部梁２に固定した壁パネル１１の上部と上部梁６とを多
数の鋼棒等の金属製連結杆１４を介して連結し、その金
属製連結杆の塑性変形能力により振動エネルギーを吸収
する振動減衰装置等が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記（１）の振動減衰装置の場合は、振動エネルギーを
有効に吸収するための粘性物質９の相対変形量が期待す
るほど大きくならないので、振動減衰装置が大型になり
、かつこの振動減衰装置だけでは構築物の剛性が得られ
ないので、別途、プレースや耐震壁等を設置して剛性を
得る必要がある。

また前記（２）の振動減衰装置の場合は、相対的に移動
する中央支持板１２と外側支持板１３との間に挾み込ま
れた粘弾性材層４のせん断変形抵抗力により振動エネル
ギーを吸収するように構成しているので、中央支持板１
２と外側支持板１３との間にカバーを設置して粘弾性材
層４を密閉すると、そのカバーが中央支持板、１２と外
側支持板１３の相対的移動を阻害することになり、その
ため粘弾性材層４を密閉被覆することができず、粘弾性
材層４の周囲が常に空気に晒されるので、粘弾性材層４
の材料劣化が問題になり、さらに火災時に粘弾性材層４
が溶けて流れ出す恐れがある。

さらにまた、前記（３）の振動減衰装置の場合は、鋼棒
等の金属製連結杆１４の塑性変形により振動エネルギー
を吸収するように構成しているので、大地震等の大変形
時には有効であるが、風力や中小地震力等による小変形
の際は、金属製連結杆１４が弾性限界内で変形するので
、振動エネルギーを有効に吸収することはできない。

この発明は、前記従来の振動減衰装置の問題点を有利に
解決した振動減衰装置を組込んだ構築物を提供すること
を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明の振動減衰装置を
組込んだ構築物においては、壁パネル１の下部が下部梁
２に固定され、垂直な複数の金属板３の間に粘弾性材層
４を一体に介在させて構成した振動減衰装置５が、壁パ
ネル１の上部と上部梁６との間に配置されると共に、前
記振動減衰装置５の金属板３が上部梁長手方向に直角に
配置され、前記振動減衰装置５の上下両端部が壁パネル
１および上部梁６に連結されると共に、振動減衰装置５
の少なくとも一端部が剛結合されている。

また振動減衰装置５の上下方向の一端部を壁パネル１ま
たは上部梁６に剛結合し、かつ前記振動減衰装置５の上
下方向の他端部を、壁パネル１または上部梁６に対し、
上部梁長手方向に直角なピンによりピン結合してもよい
。

さらにまた、粘弾性材層４の耐久性を向上させると共に
、火災発生時に粘弾性材層４を保護するために、垂直な
複数の金属板３における全周の間隙を不燃材により封塞
する。

〔作　用〕

構築物に大振幅振動が作用したときは、金属板３の強力
な曲げ塑性変形抵抗により大振幅の振動エネルギーを有
効に吸収して減衰させる。また構築物に小振幅振動が作
用したときは、粘弾性材層４のせん断変形抵抗力により
小振幅の振動エネルギーを有効に吸収して減衰させる。

〔実施例〕

次にこの発明を図示の例によって詳細に説明する。

第３図および第４図は第１発明の実施例において用いら
れる振動減衰装置５を示すものであって、固体状高分子
材料からなるシート状または板状の粘弾性材層４が垂直
に配置され、その粘性材層４の両面に鋼板からなる垂直
な一対の金属板３が接着剤により固着され、かつ各金属
板３の下端部は鋼板からなる水平な下部取付板１５に溶
接により固着され、さらに各金属板３の上端部は鋼板か
らなる水平な上部取付板１６に溶接により固着され、ま
た下部取付板１５および上部取付板１６には複数のボル
ト挿通用透孔１７が設けられている。

粘弾性材層４がゴムアスファルト等により構成されてい
るときは、粘弾性材層４における金属板３への接着面を
加熱し、それにより得られる接着力を利用して、圧着結
合してもよい。

第１図および第２図は前記振動減衰装置５を組込んだ鉄
骨構築物を示すものであって、左右の柱１８の間におい
て、壁パネル１の下部が下部梁２の上部フランジに載置
され、下部梁２の上部に溶接により固着された鋼製支持
板２８は、壁パネル１の下部に設けられた切欠部２９内
に配置され、壁パネル１における切欠部２９の上部に鋼
製連結板３０の上部が埋込固定され、その連結板３０の
下部は前記支持板２８に重合されてボルト１９により結
合され、前記振動減衰装置５が壁パネル１の上部と上部
梁６との間に配置されると共に、前記振動減衰装置５の
金属板３が上部梁長手方向に直角に配置され、かつ振動
減衰装置５の下部取付板１５が壁パネル１の上端部に複
数のボルト２０により剛結合されると共に、振動減衰装
置５の上部取付板１６が上部梁６の下部フランジに複数
のボルト２１により剛結合されている。なお上部梁６の
下面と上部取付板１６の上面との間に間隙が生じた場合
は、その間隙にボルト挿通用透孔を有する間隙充填板（
図示を省略した）が挿入される。

第５図および第６図は第２発明の実施例を示すものであ
って、振動減衰装置５における上部取付板１６の上部に
、梁長手刀向に延長する垂直面上に位置する鋼製下側ブ
ラケット２２が固定され、鋼製水平板２３の下部に、下
側ブラケット２２の両側に平行に配置される一対の鋼製
上側ブラケット２４が固定されて、連結金具２５が構成
され、その連結金具２５における水平板２３は上部梁６
の下部フランジにボルト２６により固定され、前記一対
の上側フラケット２４とその間に挿入された下側ブラケ
ット２２とは梁長手刀向に直角なピン７によりピン結合
されているが、その他の構成は、第１発明の実施例の場
合と同様である。

第７図ないし第１０図は第３発明の実施例を示すもので
あって、粘弾性材層４の両面に貼付は固定された一対の
金属板３の周囲間隙のうち、下部間隙が前記一対の金属
板３の下端部に溶接により固着された下部取付板１５に
より封塞され、かつ上部間隙は前記一対の金属板３の上
端部に溶接により固着された上部取付板１６により封塞
され、各金属板３の左右両端の間隙は、各金属板３の端
部間に溶接による肉盛り２６を施すことにより封塞され
て、粘弾性材層４の全周を封塞した振動減衰装置５が構
成されている。この振動減衰装置５は、第７図に示すよ
うに壁パネル１の上部と上部梁６の下部との間に介在さ
れてボルト２０．２１により剛結合される。

上下両端を剛結合した振動減衰装置５を組込んだ構築物
に地震力あるいは風力が作用した場合、第１１図に示す
ように、振動減衰装置５における各金属板３が板厚方向
に曲げ塑性変形されると共に、粘弾性材層４がせん断変
形され、前記金属板３の曲げ塑性変形抵抗と粘弾性材層
４のせん断変形抵抗とにより振動エネルギーが有効に吸
収される。また上下両端を剛結合した振動減衰装置５に
おける金属板３が曲げ変形されるとき、その金属板３に
第１２図に示すような分布状態の曲げモーメントＭが作
用する。

振動減衰装置５が小変形するとき、金属板３に作用する
水平力Ｐとその金属板３の水平変形量δとの関係を第１
３図（Ａ）に示し、かつ前記水平力Ｐと粘弾性材層４の
せん断変形量δとの関係を第１３図（Ｂ）に示している
。第１３図（Ａ）　（Ｂ）に示すように、小変形時には
、金属板３が弾性変形するので、振動エネルギー吸収能
力は少ないが、粘弾性材層４が振動エネルギーを吸収す
ることにより振動減衰装置として働く。

また、振動減衰装置５が大変形するとき、金属板３に作
用する水平力Ｐとその金属板３の水平変位量δとの関係
を第１４図（Ａ）に示し、かつ前記水平力Ｐと粘弾性材
層４のせん断変形量δとの関係を第１４図（Ｂ）に示し
ている。第１４図（Ａ）　（Ｂ）に示すように、大変形
時には小変形時とは異なり、金属板３の振動エネルギー
吸収能力が大きくなり、大地震時などの大きな振動エネ
ルギーも有効に吸収できる。

下部を剛結合すると共に上部をピン結合した振動減衰装
置５における金属板３が曲げ変形されるとき、その金属
板３に第１５図に示す分布状態の曲げモーメントＭが作
用する。

第１６図ないし第１９図は振動減衰装置５の他の例を示
すものであって、第１６図の場合は、振動減衰装置５の
巾が高さ方向の中央に向かって漸次狭くなるように、前
記振動減衰装置５が上下逆向きの２重合形に形成され、
また第１７図の場合は、振動減衰装置５の巾が下端から
上端に向かって漸次狭くなるように、前記振動減衰装置
５が台形に形成されている。

第１８図の場合は、４枚の金属板３と３層の粘弾性材層
４とが交互に重合されて接着剤等により固着され、また
第１９図の場合は、粘弾性材層４とその両面に接着剤等
により固着された金属板３とからなる２組の振動減衰ユ
ニット２７が間隔をおいて平行に配置され、各振動減衰
ユニット２７の下端部および上端部は下部取付板１５お
よび上部取付板１６に溶接により固着されている。

第１６図ないし第１８図に示す振動減衰装置５における
金属板３の下端部および上端部にも、下部取付板１５お
よび上部取付板１６を固着するのが好ましい。

振動に対する剛性や耐力を大きくする必要がある場合は
、第１８図および第１９図に示すように金属板３の枚数
を増やすか、または金属板３の板厚を厚くすればよい。

また振動エネルギーの減衰性能を調整する場合は、例え
ば第１２図に示す曲げモーメントＭの分布に合わせて、
振動減衰装置５の形状を第１６図に示す上下逆向きの２
重合形にしてもよく、また第１５図に示す曲げモーメン
トＭの分布にほぼ合致するように、振動減衰装置５の形
状を第１７図に示すように台形にしてもよい。さらにま
た、粘弾性材層４の厚さを変えることにより、粘弾性材
層４のせん断変形抵抗力を調整することができる。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように構成されているので、以下に記
載するような効果を奏する。

金属板３の曲げ塑性変形抵抗による振動エネルギー吸収
機能と、粘弾性材層４のせん断変形抵抗による振動エネ
ルギー吸収機能の２つの異なる性質の振動エネルギー吸
収機能を発揮するので、大地震のように稀に発生する大
振幅振動時には、金属板３の強力な曲げ塑性変形抵抗力
により大振幅の振動エネルギーを有効に吸収して減衰さ
せることができ、また風力や小地震等のように発生率の
高い小振幅振動時には、粘弾性材層４のせん断変形抵抗
力により小振幅の振動エネルギーを有効に吸収して減衰
させることができ、したがって、小振幅から大振幅まで
の振動エネルギーを有効に吸収して減衰させることがで
きる。

さらにまた、垂直な複数の金属板３における全周の間隙
を不燃材により封塞することにより、粘弾性材層４の劣
化を防止して耐久性を向上させると共に、火災発生時に
粘弾性材層４が溶けて流れ出すのを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は第１発明の実施例を示すものであ
って、第１図は振動減衰装置を組込んだ構築物の正面図
、第２図はその拡大縦断側面図、第３図は振動減衰装置
の斜視図、第４図はその縦断正面図である。第５図は第
２発明の実施例に係る振動減衰装置を組込んだ構造物を
示す正面図、第６図はその一部の拡大縦断側面図である
。第７図ないし第１０図は第３発明の実施例を示すもの
であって、第７図は振動減衰装置を組込んだ構築物の縦
断側面図、第８図は振動減衰装置の側面図、第９図は第
８図のＡ−Ａ線断面図、第１０図は第８図のＢ−Ｂ線断
面図である。 第１１図は振動減衰装置が変形した状態を示す正面図、
第１２図は振動減衰装置の両端を剛結合したときの金属
板の曲げモーメント分布図、第１３図は振動減衰装置が
小変形したときの金属板の水平変位量および粘弾性材層
のせん断変形量を示す図、第１４図は振動減衰装置が大
変形たときの金属板の水平変位量および粘弾性材層のせ
ん断変形量を示す図、第１５図は振動減衰装置の下部を
剛結合すると共に上部をピン結合したときの金属板の曲
げモーメント分布図、第１６図ないし第１９図は振動減
衰装置の他の例を示す斜視図である。 第２０図は従来の振動減衰装置を組込んだ構築物の第１
例を示す正面図、第２１図はその縦断側面図、第２２図
は従来の振動減衰装置を組込んだ構築物の第２例を示す
正面図、第２３図はその−装置を組込んだ構築物の第３
例を示す正面図である。 図において、１は壁パネル、２は下部梁、３は金属板、
４は粘弾性材層、５は振動減衰装置、６は上部梁、７は
ピン、１５は下部取付板、１６は上部取付板、１９．２
０および２１はボルト、２２は下側ブラケット、２４は
上側ブラケット、２５は連結金具、２６は肉盛り、２７
は振動減衰ユニットである。 α） で１１ 一、１ Ｃつ ５０９−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）壁パネル１の下部が下部梁２に固定され、垂直な
   複数の金属板３の間に粘弾性材層４を一体に介在させて
   構成した振動減衰装置５が、壁パネル１の上部と上部梁
   ６との間に配置されると共に、前記振動減衰装置５の金
   属板３が上部梁長手方向に直角に配置され、前記振動減
   衰装置５の上下両端部が壁パネル１および上部梁６に連
   結されると共に、振動減衰装置５の少なくとも一端部が
   剛結合されている振動減衰装置を組込んだ構築物。
2. （２）振動減衰装置５の上下方向の一端部が壁パネル１
   または上部梁６に剛結合され、前記振動減衰装置５の上
   下方向の他端部が、壁パネル１または上部梁６に対し、
   上部梁長手方向に直角なピン７によりピン結合されてい
   る請求項１記載の振動減衰装置を組込んだ構築物。
3. （３）垂直な複数の金属板３における全周の間隙が不燃
   材により封塞されている請求項１または２記載の振動減
   衰装置を組込んだ構築物。