JPH0593475A - 弾塑性ダンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】剛性の調整が容易で且つ大きな振動エネルギを
効率的に吸収し得る弾塑性ダンパを提供すること。 【構成】ベースプレート１５、１５間にエネルギ吸収体
１６をエネルギ吸収体係合溝１５ａを介して挿し抜き自
在に複数装着し、各エネルギ吸収体１６は板幅Ｗを上下
方向の中央部１６ｃが上下端部１６ａに比して縮幅する
よう形成しておく。中央部１６ｃの板幅Ｗを調整するこ
とによりエネルギ吸収体１６の剛性を調整して、建物に
生じる振動エネルギを、各エネルギ吸収体１６の全面で
負担吸収させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、構造物の壁と梁の間な
どに組み込まれて制振効果を発揮することの出来る弾塑
性ダンパに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の弾塑性ダンパに用いられて
いる金属板の一例を示す図、図７は従来の弾塑性ダンパ
に用いられている金属板の別の例を示す図である。最
近、地震や風等により構造物に生じる揺れを抑えるため
に各種の制振装置が提案されているが、そのいずれもが
構造物の基礎の部分に組み込んだものが多い。しかし、
こうした方法の他に、構造物の各層において振動を吸収
することの出来る制振装置があれば、個々の制振性能が
比較的小型のものでも有効に作用することが出来、そう
した装置の開発が望まれていた。そこで、各階の壁と柱
を間隙を介して形成し、当該壁を梁に対して粘弾性部材
及び弾塑性部材を介して接続し、地震に際して生じる揺
れを、当該揺れが小さなうちは粘弾性ダンパで吸収し、
揺れが大きくなると弾塑性ダンパで吸収せんとするフレ
ーム組込型制振装置の提案がなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来弾塑性
ダンパとしては、図６に示すように、一定幅のスリット
を複数形成した金属板１７を用いるダンパが知られてい
るが、そうしたダンパでは、金属板１７の上下端部のみ
が塑性化してしまうことによりエネルギ吸収効率が芳し
くなく、これを補って当該ダンパに大きな揺れを吸収さ
せようとすると、当然大きな金属板１７を用いなければ
ならず、これによりダンパの大型化、特に高さ方向の長
大化が懸念される。そこで、金属板のエネルギ吸収効率
を上げるために、図７に示すように、可変幅のスリット
を複数形成した金属板１８を用いるダンパが提案された
こともあるが、この場合はダンパの水平方向の長大化が
懸念されると共に、金属板１８に上下方向の変位を吸収
させるのが難しくなる。そして、こういった金属板１
７、１８はいちいち別個の形状に加工しておかなければ
剛性の調節をすることが出来ないので、建物に最も適合
した剛性のダンパを製作、設置するのは非常に煩雑であ
った。本発明は、前述の欠点を解消すべく、剛性の変更
を容易に行なうことが出来ると共に、建物に生じる振動
エネルギを効率良く吸収することが出来る弾塑性ダンパ
を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ベース
プレート（１５）を対向した形で設け、それらベースプ
レートに複数のエネルギ吸収体係合溝（１５ａ）をそれ
ぞれ穿設形成し、前記エネルギ吸収体係合溝（１５ａ）
に板状のエネルギ吸収体（１６）を複数枚、それらベー
スプレートを接続する形で設け、前記エネルギ吸収体
（１６）を、該エネルギ吸収体（１６）の上下方向の中
央部（１６ｃ）の板幅（Ｗ）が縮幅する形に形成して構
成される。また、本発明は、複数のエネルギ吸収体（１
６）が少なくとも２種類の板形態を有するように構成さ
れる。また、本発明は、複数のエネルギ吸収体（１６）
が少なくとも２種類の材質を有するように構成される。
なお、（ ）内の番号等は、図面における対応する要素
を示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上
の記載に限定拘束されるものではない。以下の

【作用】の欄についても同様である。

【０００５】

【作用】上記した構成により、本発明は、中央部（１６
ｃ）の板幅（Ｗ）を調整することにより各エネルギ吸収
体（１６）の剛性を調整し、そして、エネルギ吸収体
（１６）の装着枚数を調整することによりダンパ全体の
剛性を調整するように作用する。また、本発明は、板形
態及び材質の相違するエネルギ吸収体（１６）を組み合
わせて装着することにより、キメの細かな剛性の調整を
行なうように作用する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１はフレーム組込型制振装置の１例を示す図、図
２は粘弾性ダンパの一例を示す側面図、図３は本発明に
よる弾塑性ダンパの一実施例を示す正面図、図４は図３
の側面図、図５は図３に示す弾塑性ダンパにおけるエネ
ルギ吸収体の変形状態を示す図である。

【０００７】構造物１は、図１に示すように、所定の間
隔で立設された柱２を有しており、各柱２間にはそれ等
柱２間を接続する形で梁３が水平に設けられている。図
中左右方向に隣接する柱２、２及び上下方向に隣接する
梁３、３間に囲まれた空間にはプレキャストコンクリー
ト製の壁５が設けられており、壁５の図中上側左右及び
中央部分にはダンパ取付用の切欠き５ａが３ヵ所形成さ
れている。各切欠き５ａの内、図中中央部分の切欠き５
ａと図中上方の梁３との間には粘弾性ダンパ６、６が図
中左右方向に並列に設けられており、図中左右の切欠き
５ａ、５ａと図中上方の梁３との間にはそれぞれ弾塑性
ダンパ７、７が設けられている。なお、壁５の図中左右
及び図中上側には、粘弾性ダンパ６及び弾塑性ダンパ７
に支持された部位以外の部位に、周囲の柱２及び梁３と
の間に間隙９が形成されている。

【０００８】粘弾性ダンパ６は、図２に示すように、壁
５側にベースプレート８を介して固着された断面Ｌ字形
の取付部材１０、１０が、部材装着面１０ａ、１０ａを
互いに対向しかつ図中紙面と直角方向に伸延する形で設
けられており、部材装着面１０ａ、１０ａ間には断面が
Ｔ字形の取付部材１１が部材装着面１１ａ、１１ａを各
取付部材１０の部材装着面１０ａに対向する形で、図中
紙面と直角方向に伸延する形で設けられている。取付部
材１１の図中上部はベースプレート１３を介して梁３に
固着されており、各部材装着面１０ａ、１１ａ間には粘
弾性材料からなる粘弾性部材１２が図中紙面と直角方
向、即ち図１中矢印Ａ、Ｂ方向に両装着面１０ａ、１１
ａ間を接続する形で設けられている。また、弾塑性ダン
パ７は、図３及び図４に示すように、ベースプレート１
５、１５を有しており、各ベースプレート１５は、図中
上方が梁３側に、図中下方が壁５側に装着されている。
各ベースプレート１５、１５には、図３に示すように、
所定の間隔でエネルギ吸収体係合溝１５ａが互いに対向
する形で形成されており、エネルギ吸収体係合溝１５ａ
は図３中矢印Ａ、Ｂ方向で示すダンパの制振方向と直交
する方向、即ち図４中矢印Ｃ、Ｄ方向にベースプレート
１５を突き抜ける形で、連続的に穿設形成されている。
ベースプレート１５、１５間には、図４に示すように、
図中上下方向中央部１６ｃの板幅Ｗが図中上下端部１６
ａ、１６ａの板幅Ｗに比して曲げモーメント分布に応じ
て縮幅する形に形成された金属製のエネルギ吸収体１６
が複数枚、各係合溝１５ａにその上下端部１６ａ、１６
ａを嵌入係合させた形で設けられており、即ちエネルギ
吸収体１６はそれぞれがエネルギ吸収体係合溝１５ａ、
１５ａから抜き挿し自在な形でダンパの制振方向である
図３中矢印Ａ、Ｂ方向に複数並んで配置されている。

【０００９】構造物１等は以上のような構成を有するの
で、地震や風等により構造物１に、図１中矢印Ａ、Ｂ方
向に振動が生じた場合には、梁３と壁５との間で矢印
Ａ、Ｂ方向に相対的な振動が生じるが、当該振動が小さ
いうちは、図中上方の梁３と壁５との間に設けられた、
図２に示す粘弾性ダンパ６の取付部材１０、１１間の粘
弾性部材１２が変形して当該振動エネルギを吸収する。
また、矢印Ａ、Ｂ方向の振動が大きくなり、粘弾性ダン
パ６の粘弾性部材１２だけでは振動を吸収することが出
来ない程度になった場合には、図１中下方の梁３と壁５
との間に設けられた弾塑性ダンパ７のエネルギ吸収体１
６が、図３矢印Ａ、Ｂ方向に塑性変形して当該エネルギ
を吸収する。（なお、この場合においても粘弾性ダンパ
６による振動エネルギの吸収動作は継続される。）

【００１０】即ち、梁３と壁５との間で矢印Ａ、Ｂ方向
に相対的な振動が生じると、図５に示すように、壁５側
のベースプレート１５の係合溝１５ａとこれに対応する
梁３側のベースプレート１５の係合溝１５ａとが矢印
Ａ、Ｂ方向に相対移動することにより、弾塑性ダンパ７
に装着された各エネルギ吸収体１６は、図５中実線で示
すように、該係合溝１５ａ、１５ａに嵌入係合されてい
る上下端部１６ａ、１６ａが矢印Ａ、Ｂ方向に引き離さ
れる形で移動する。すると、上下端部１６ａ、１６ａ部
分は係合溝１５ａ、１５ａを介してベースプレート１５
に接続された形になっていることからここに塑性域が生
じてエネルギーを吸収し、またこれにつれて、中央部１
６ｃには引っ張り応力が作用する。ところがここで、各
エネルギ吸収体１６は、図４に示すように上下方向中央
部１６ｃの板幅Ｗが上下端部１６ａ、１６ａの板幅Ｗに
比して曲げモーメント分布に応じて縮幅するように形成
されているので、該上下端部１６ａ、１６ａ部分のみで
なく、該中央部１６ｃも弾性領域を超えて降伏して、上
下端部１６ａ、１６ａと共に塑性変形することが出来
る。従って、梁３と柱５とが相対的に移動することによ
り生じてエネルギ吸収体１６に作用する面外応力は、各
エネルギ吸収体１６の制振面全面に亙って分散吸収され
ることになるので、各エネルギ吸収体１６全面部分の塑
性変形により最大限の振動エネルギが負担吸収されるこ
とが出来る。従って、各エネルギ吸収体１６が効率良く
最大限の振動エネルギを吸収することが出来ることによ
り、各エネルギ吸収体１６を小さくしたり、該エネルギ
吸収体１６の弾塑性ダンパ７への装着枚数の低減を図っ
て、弾塑性ダンパ７の小型化を図ることが可能となる。
そして、こうして中央部１６ｃが上下端部１６ａ、１６
ａと同等に塑性変形し得るように、弾塑性ダンパ７が負
担すべき振動エネルギ（即ち矢印Ａ、Ｂ方向から各エネ
ルギ吸収体１６に作用する応力）に応じて、各エネルギ
吸収体１６の中央部１６ｃの板幅Ｗを適宜設定調整して
おくにことにより、各エネルギ吸収体１６の剛性を調整
することが出来るので、これにより、弾塑性ダンパ７を
構造物１に発生する大小各種の振動に対応させて、常時
有効な制振効果を得ることが可能である。

【００１１】なお、弾塑性ダンパ７全体の剛性は、各ベ
ースプレート１５、１５間に装着されるエネルギ吸収体
１６の中央部１６ｃと上下端部１６ａの板幅Ｗをそれぞ
れ変更して、各エネルギ吸収体１６の板形態を変更する
ことにより、自由に調整変更することが出来るので、建
造物の態様に最も適した剛性をダンパ７に付与すること
が出来る。また、一旦装着したエネルギ吸収体１６は、
図４中矢印Ｃ、Ｄ方向に挿し抜きすることにより係合溝
１５ａから取り外すことが出来るので（なお、通常の設
置状態では、エネルギ吸収体１６のどちらか一方の端部
はベースプレート１５に対してボルトや溶接などにより
固定しておくことが望ましい。また、中央部１６ｃを効
果的に塑性変形させるために、エネルギ吸収体１６の両
端部を固定しておくことも可。）、一度塑性変形をして
劣化したエネルギ吸収体１６は、弾塑性ダンパ７全体を
取り外すことなく、簡単に交換することが出来る。更
に、ダンパの設置時または設置後においても、ベースプ
レート１５、１５間に装着すべきエネルギ吸収体１６の
枚数を適宜変更することによってダンパ７全体の剛性を
簡単に調整することが出来る。更に、エネルギ吸収体１
６の材質を適宜変更して、装着すべき吸収体１６を複数
の数種の材質から構成することにより、材質の相違に基
づく剛性の差異を利用して、板形態及び材質の両面から
よりキメの細かな剛性の調整が可能となる。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ベースプレート１５、１５を対向した形で設け、それら
ベースプレート１５に複数のエネルギ吸収体係合溝１５
ａをそれぞれ穿設形成し、前記エネルギ吸収体係合溝１
５ａに板状のエネルギ吸収体１６を複数枚、それらベー
スプレート１５を接続する形で設け、前記エネルギ吸収
体１６を、該エネルギ吸収体１６の上下方向の中央部１
６ｃの板幅Ｗが縮幅する形に形成して構成したので、中
央部１６ｃの板幅Ｗを調整することにより各エネルギ吸
収体１６の剛性を調整し、そして、エネルギ吸収体１６
の装着枚数を調整することによりダンパ全体の剛性を調
整することが出来る。即ち、中央部１６ｃの板幅Ｗを調
整することにより各エネルギ吸収体１６の剛性を調整し
て、エネルギ吸収体１６に地震等による応力が作用する
際に中央部１６ｃを上下端部１６ａ、１６ａと同等に塑
性変形させることが出来るので、当該応力を各エネルギ
吸収体１６の全面で最大限に負担吸収させることが出来
る。従って、各エネルギ吸収体１６の全面を有効に利用
して、建物に生じる振動エネルギを効率良く吸収するこ
とが出来るので、エネルギ吸収体１６の小型化や装着枚
数の低減によりダンパの小型化を図ることが出来る。ま
た、エネルギ吸収体１６をエネルギ吸収体係合溝１５ａ
を介して挿し抜きすることにより、ダンパ全体の剛性を
容易に調整することが出来るので、装着すべきエネルギ
吸収体１６の枚数を調整することによりダンパを様々な
建物に適合させることが簡単に出来る。また、複数のエ
ネルギ吸収体が少なくとも２種類の板形態（即ちそれぞ
れの上下端部１６ａと中央部１６ｃにおける板幅Ｗが適
宜設定された形状をなす板形態）を有するように構成す
ると、板形態の相違するエネルギ吸収体を組み合わせて
装着することにより、よりキメの細かな剛性の調整が可
能となる。同様に、複数のエネルギ吸収体が少なくとも
２種類の材質を有するように構成すると、エネルギ吸収
体１６の材質を適宜変更して、装着すべき吸収体１６を
複数の数種の材質から構成することにより、材質の差に
基づく剛性の差異を利用してよりキメの細かな剛性の調
整が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】フレーム組込型制振装置の１例を示す図であ
る。

【図２】粘弾性ダンパの一例を示す側面図である。

【図３】本発明による弾塑性ダンパの一実施例を示す正
面図である。

【図４】図３の側面図である。

【図５】図３に示す弾塑性ダンパにおけるエネルギ吸収
体の変形状態を示す図である。

【図６】従来の弾塑性ダンパに用いられている金属板の
一例を示す図である。

【図７】従来の弾塑性ダンパに用いられれている別の例
を示す図である。

【符号の説明】

７……弾塑性ダンパ １５……ベースプレート １５ａ……エネルギ吸収体係合溝 １６……エネルギ吸収体 １６ｃ……中央部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースプレートを対向した形で設け、 それらベースプレートに複数のエネルギ吸収体係合溝を
   それぞれ穿設形成し、 前記エネルギ吸収体係合溝に板状のエネルギ吸収体を複
   数枚、それらベースプレートを接続する形で設け、 前記エネルギ吸収体を、該エネルギ吸収体の上下方向の
   中央部の板幅が縮幅する形に形成して構成した弾塑性ダ
   ンパ。
2. 【請求項２】請求項１の弾塑性ダンパにおいて、前記複
   数のエネルギ吸収体が少なくとも２種類の板形態を有す
   ることを特徴とする弾塑性ダンパ。
3. 【請求項３】請求項１の弾塑性ダンパにおいて、前記複
   数のエネルギ吸収体が少なくとも２種類の材質を有する
   ことを特徴とする弾塑性ダンパ。