JPH07279477A - 複合弾塑性ダンパ - Google Patents
複合弾塑性ダンパInfo
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- JPH07279477A JPH07279477A JP7211094A JP7211094A JPH07279477A JP H07279477 A JPH07279477 A JP H07279477A JP 7211094 A JP7211094 A JP 7211094A JP 7211094 A JP7211094 A JP 7211094A JP H07279477 A JPH07279477 A JP H07279477A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鋼材を用いた弾塑性ダンパによって低レベル
から高レベルまでの外力に対する応答低減を図る。 【構成】 低い応力で降伏する鉛ダンパ２と、鉛ダンパ
２の降伏応力より高い応力で降伏する板状の鋼材ダンパ
３からなり、互いに絶縁された両構造部材４，４間の相
対変形に伴うせん断力の作用時に鋼材ダンパ３が弾性変
形のまま鉛ダンパ２が降伏し、鋼材ダンパ３が鉛ダンパ
２の降伏応力を超えるせん断力の作用時に降伏し、その
後は鉛ダンパ２と共に塑性変形する弾塑性ダンパ１。
から高レベルまでの外力に対する応答低減を図る。 【構成】 低い応力で降伏する鉛ダンパ２と、鉛ダンパ
２の降伏応力より高い応力で降伏する板状の鋼材ダンパ
３からなり、互いに絶縁された両構造部材４，４間の相
対変形に伴うせん断力の作用時に鋼材ダンパ３が弾性変
形のまま鉛ダンパ２が降伏し、鋼材ダンパ３が鉛ダンパ
２の降伏応力を超えるせん断力の作用時に降伏し、その
後は鉛ダンパ２と共に塑性変形する弾塑性ダンパ１。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は低レベルから高レベル
までの広範囲の外力に対して応答を低減する複合弾塑性
ダンパに関するものである。
までの広範囲の外力に対して応答を低減する複合弾塑性
ダンパに関するものである。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】固有振動
数の異なる構造物間や、距離を隔てて絶縁された構造部
材間に跨って設置され、構造物間や構造部材間の相対変
形時にせん断力を負担し、塑性変形することにより強風
時や地震時に構造物に入力する振動エネルギを吸収す
る、板状のダンパを出願人は提案している。
数の異なる構造物間や、距離を隔てて絶縁された構造部
材間に跨って設置され、構造物間や構造部材間の相対変
形時にせん断力を負担し、塑性変形することにより強風
時や地震時に構造物に入力する振動エネルギを吸収す
る、板状のダンパを出願人は提案している。
【０００３】これは鋼板の中間部に複数個の孔を明ける
ことにより面内剛性を低下させ、鋼板に塑性変形能力を
持たせたもので、構造物や構造部材が対向する方向に直
交する方向の相対変形時のせん断力によって鋼板が曲げ
降伏し、塑性化することによりエネルギを吸収する特徴
を持つが、繰り返し荷重による鋼板の疲労を考慮すれば
低い外力レベルで降伏させることができないことから、
実際には風荷重程度の外力では鋼板ダンパを降伏させて
応答の低減を図ることは難しい。
ことにより面内剛性を低下させ、鋼板に塑性変形能力を
持たせたもので、構造物や構造部材が対向する方向に直
交する方向の相対変形時のせん断力によって鋼板が曲げ
降伏し、塑性化することによりエネルギを吸収する特徴
を持つが、繰り返し荷重による鋼板の疲労を考慮すれば
低い外力レベルで降伏させることができないことから、
実際には風荷重程度の外力では鋼板ダンパを降伏させて
応答の低減を図ることは難しい。
【０００４】相対変形差を極力ダンパに集中させ、履歴
減衰を稼ぐことが効率の高いダンパの使用方法であり、
減衰を稼ぐにはダンパの初期剛性を高くしておくことが
有利であるが、剛性が高い程、降伏耐力が高くなり、強
風時や暴風時の風荷重や小規模地震レベルでは降伏に至
らず、中規模地震から数10年に１度程度以下の低頻度の
大規模地震レベルでなければダンパとしての機能が発揮
されない可能性がある。鋼材の外力に対する降伏レベル
はその塑性変形能力からの逆算により決まるが、高い外
力レベルにまで有効なダンパを設計すれば低い外力レベ
ルで降伏させることができなくなる。
減衰を稼ぐことが効率の高いダンパの使用方法であり、
減衰を稼ぐにはダンパの初期剛性を高くしておくことが
有利であるが、剛性が高い程、降伏耐力が高くなり、強
風時や暴風時の風荷重や小規模地震レベルでは降伏に至
らず、中規模地震から数10年に１度程度以下の低頻度の
大規模地震レベルでなければダンパとしての機能が発揮
されない可能性がある。鋼材の外力に対する降伏レベル
はその塑性変形能力からの逆算により決まるが、高い外
力レベルにまで有効なダンパを設計すれば低い外力レベ
ルで降伏させることができなくなる。
【０００５】この発明は板状の鋼材ダンパの実情を踏ま
えてなされたもので、広範囲の外力レベルに対して応答
の低減を図れる弾塑性ダンパを提案するものである。
えてなされたもので、広範囲の外力レベルに対して応答
の低減を図れる弾塑性ダンパを提案するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】低い外力レベルでの履歴
減衰を得るには繰り返し荷重による疲労がなく、荷重−
変形関係が剛塑性形を示し、塑性変形能力が高いことが
要求されるが、これらの条件には鉛が適合することか
ら、本発明では鉛をダンパとして鋼材と併用することに
より鋼材ダンパが降伏しないレベルの外力を鉛ダンパに
受け持たせ、低レベルから高レベルまでの外力に対する
応答低減を図る。
減衰を得るには繰り返し荷重による疲労がなく、荷重−
変形関係が剛塑性形を示し、塑性変形能力が高いことが
要求されるが、これらの条件には鉛が適合することか
ら、本発明では鉛をダンパとして鋼材と併用することに
より鋼材ダンパが降伏しないレベルの外力を鉛ダンパに
受け持たせ、低レベルから高レベルまでの外力に対する
応答低減を図る。
【０００７】鋼材の降伏応力が sσy ≒2.4t/cm2である
のに対し、鉛の降伏応力はPbσy ≒0.03t/cm2 であり、
鉛は鋼材より低い応力で降伏するため、強風時や暴風時
の風荷重程度から小規模地震程度の、架構や躯体等の構
造部材に生ずる応力と変形が小さい低レベルの外力に対
しても降伏でき、塑性変形することにより履歴減衰を稼
ぎ、応答を低減する。鋼材は中規模から大規模地震の高
レベルの外力によって降伏する。
のに対し、鉛の降伏応力はPbσy ≒0.03t/cm2 であり、
鉛は鋼材より低い応力で降伏するため、強風時や暴風時
の風荷重程度から小規模地震程度の、架構や躯体等の構
造部材に生ずる応力と変形が小さい低レベルの外力に対
しても降伏でき、塑性変形することにより履歴減衰を稼
ぎ、応答を低減する。鋼材は中規模から大規模地震の高
レベルの外力によって降伏する。
【０００８】また鋼材と鉛の降伏歪はそれぞれ sεy ≒
0.1 ％，Pbεy ≒0.02％であり、それぞれの、ダンパと
して安定的に評価できる最大歪はそれぞれ sεmax ≒５
％，Pbεmax ≒30％で、鉛の塑性変形能力（Pbεmax ／
Pbεy ＝1500）は鋼材の塑性変形能力（ sεmax ／ sε
y ＝50）より かに大きく、鉛は鋼材が降伏した後も塑
性変形が持続する性質を持つため高レベルの外力に対し
ては鋼材と鉛が共に塑性変形することにより協同して応
答を低減する。このときの弾塑性ダンパ全体の履歴減衰
は鋼材と鉛の各履歴減衰の和となり、両者の併用によっ
て低レベルから高レベルまでの外力に対してそれぞれが
役割を分担しながら履歴減衰を稼ぐことが可能になる。
0.1 ％，Pbεy ≒0.02％であり、それぞれの、ダンパと
して安定的に評価できる最大歪はそれぞれ sεmax ≒５
％，Pbεmax ≒30％で、鉛の塑性変形能力（Pbεmax ／
Pbεy ＝1500）は鋼材の塑性変形能力（ sεmax ／ sε
y ＝50）より かに大きく、鉛は鋼材が降伏した後も塑
性変形が持続する性質を持つため高レベルの外力に対し
ては鋼材と鉛が共に塑性変形することにより協同して応
答を低減する。このときの弾塑性ダンパ全体の履歴減衰
は鋼材と鉛の各履歴減衰の和となり、両者の併用によっ
て低レベルから高レベルまでの外力に対してそれぞれが
役割を分担しながら履歴減衰を稼ぐことが可能になる。
【０００９】両構造部材間の、対向する方向に直交する
方向の相対変形に伴うせん断力の作用時にはまず、鋼材
ダンパが弾性変形のまま鉛ダンパが降伏して塑性変形
し、鋼材ダンパは鉛ダンパの降伏応力を超えるせん断力
の作用時に降伏し、その後は鉛ダンパと共に塑性変形す
る。
方向の相対変形に伴うせん断力の作用時にはまず、鋼材
ダンパが弾性変形のまま鉛ダンパが降伏して塑性変形
し、鋼材ダンパは鉛ダンパの降伏応力を超えるせん断力
の作用時に降伏し、その後は鉛ダンパと共に塑性変形す
る。
【００１０】鉛を大きな外力を負担させるダンパとして
用いる場合、鉛を支持する部材や構造部材との一体性の
確保が難しいためこれが常に問題になるが、本発明では
鉛に低レベルの外力を受け持たせることにより一体性確
保の問題は解消される。
用いる場合、鉛を支持する部材や構造部材との一体性の
確保が難しいためこれが常に問題になるが、本発明では
鉛に低レベルの外力を受け持たせることにより一体性確
保の問題は解消される。
【００１１】
【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。
説明する。
【００１２】この発明の弾塑性ダンパ１は図１に示すよ
うに低い応力で降伏する鉛ダンパ２と、鉛ダンパ２の降
伏応力を超える応力で降伏する板状の鋼材ダンパ３から
なり、距離を隔てて互いに絶縁される構造部材４，４間
に跨って設置され、両構造部材４，４間の、対向する方
向に直交する方向の相対変形時に、外力の大きさに応じ
てそれぞれが弾塑性変形するときの履歴減衰によって応
答を低減するものである。絶縁される構造部材４，４は
隣接する構造物を含む。
うに低い応力で降伏する鉛ダンパ２と、鉛ダンパ２の降
伏応力を超える応力で降伏する板状の鋼材ダンパ３から
なり、距離を隔てて互いに絶縁される構造部材４，４間
に跨って設置され、両構造部材４，４間の、対向する方
向に直交する方向の相対変形時に、外力の大きさに応じ
てそれぞれが弾塑性変形するときの履歴減衰によって応
答を低減するものである。絶縁される構造部材４，４は
隣接する構造物を含む。
【００１３】鋼材ダンパ３は鋼板の一部に板厚方向に貫
通する孔31が明けられた形をし、構造部材４，４間の相
対変形時に作用するせん断力によって孔31回りが面内方
向の曲げモーメントを負担し、降伏する。図１に示す鋼
材ダンパ３は孔31が六角形状に明けられ、孔31回りが曲
げモーメント分布に対応した形状をすることにより高さ
方向（幅方向）に均等に降伏する形をしているが、鋼材
ダンパ３には図１に示す形状の他、立面上、２方向に孔
31が明いた形状の鋼材も使用され、鋼材ダンパ３の立面
形状は問われない。
通する孔31が明けられた形をし、構造部材４，４間の相
対変形時に作用するせん断力によって孔31回りが面内方
向の曲げモーメントを負担し、降伏する。図１に示す鋼
材ダンパ３は孔31が六角形状に明けられ、孔31回りが曲
げモーメント分布に対応した形状をすることにより高さ
方向（幅方向）に均等に降伏する形をしているが、鋼材
ダンパ３には図１に示す形状の他、立面上、２方向に孔
31が明いた形状の鋼材も使用され、鋼材ダンパ３の立面
形状は問われない。
【００１４】また図１は図２に示すように弾塑性ダンパ
１を構造物内で鉛直方向に絶縁され、水平方向に相対変
形を生ずる壁等の構造部材４，４間に設置した場合の設
置例であるが、鋼材ダンパ３に面内のせん断力が作用す
る箇所であれば鋼材ダンパ３の設置対象と設置の向きは
これに限られない。鋼材ダンパ３は図１及びそのｙ−ｙ
線断面図である図４に示すように幅方向の両端が構造部
材４，４から互いに対向する方向に突設されたガセット
プレート５，５にボルト６，６により接合されて構造部
材４，４間に跨設される。
１を構造物内で鉛直方向に絶縁され、水平方向に相対変
形を生ずる壁等の構造部材４，４間に設置した場合の設
置例であるが、鋼材ダンパ３に面内のせん断力が作用す
る箇所であれば鋼材ダンパ３の設置対象と設置の向きは
これに限られない。鋼材ダンパ３は図１及びそのｙ−ｙ
線断面図である図４に示すように幅方向の両端が構造部
材４，４から互いに対向する方向に突設されたガセット
プレート５，５にボルト６，６により接合されて構造部
材４，４間に跨設される。
【００１５】図５，図６，図８は鉛ダンパ２の構成例を
示す。鉛をダンパとして使用する場合、特に鉛に大きな
外力を負担させようとすれば鉛と構造部材４との一体性
の確保が難しいが、本発明では鉛に低レベルの外力を受
け持たせるため一体化のための複雑な構造は必要なく、
鉛ダンパ２は鉛21と、これに接着されながら各構造部材
４，４に固定される、２個の支持部材22，22のみの簡単
な構成で足りる。
示す。鉛をダンパとして使用する場合、特に鉛に大きな
外力を負担させようとすれば鉛と構造部材４との一体性
の確保が難しいが、本発明では鉛に低レベルの外力を受
け持たせるため一体化のための複雑な構造は必要なく、
鉛ダンパ２は鉛21と、これに接着されながら各構造部材
４，４に固定される、２個の支持部材22，22のみの簡単
な構成で足りる。
【００１６】図１，図５は板状の鉛21と、その両面に接
着されるＴ形断面の支持部材22，22から鉛ダンパ２を構
成した場合であり、各支持部材22は図１のｘ−ｘ線断面
図である図３に示すように鋼材ダンパ３と同じく各構造
部材４の対向する面から突設されたガセットプレート５
にボルト６により固定され、鉛21には構造部材４，４間
の相対変形時に面内方向にせん断力が作用する。
着されるＴ形断面の支持部材22，22から鉛ダンパ２を構
成した場合であり、各支持部材22は図１のｘ−ｘ線断面
図である図３に示すように鋼材ダンパ３と同じく各構造
部材４の対向する面から突設されたガセットプレート５
にボルト６により固定され、鉛21には構造部材４，４間
の相対変形時に面内方向にせん断力が作用する。
【００１７】図６，図７に示す鉛ダンパ２は板状の鉛21
と、その片面に互いに距離をおいて接着される板状の支
持部材22，22から構成した場合であり、図８，図９は鉛
21の両面に板状の支持部材22，22を面内方向にずらして
接着した場合である。
と、その片面に互いに距離をおいて接着される板状の支
持部材22，22から構成した場合であり、図８，図９は鉛
21の両面に板状の支持部材22，22を面内方向にずらして
接着した場合である。
【００１８】鋼材ダンパ３と鉛ダンパ２の、せん断力−
変形関係は図10にそれぞれ太線と細線で示す通りであ
り、両者を合成した弾塑性ダンパ１の特性は図11に示す
ようなループを描く。
変形関係は図10にそれぞれ太線と細線で示す通りであ
り、両者を合成した弾塑性ダンパ１の特性は図11に示す
ようなループを描く。
【００１９】構造物に強風や小規模地震程度の低レベル
の外力が作用し、構造部材４の応力と変形が小さい状態
にある場合にも図12に示すように鉛ダンパ２が降伏して
塑性域に入り、ループで囲まれた面積分の履歴減衰を稼
ぎ、構造物の応答を低減する。図12中、細線が鉛ダンパ
２のループを、太線が鋼材ダンパ３のループを示すが、
ここに示すように低レベルの外力に対しては鋼材ダンパ
３は弾性変形するのみで、降伏には至らない。
の外力が作用し、構造部材４の応力と変形が小さい状態
にある場合にも図12に示すように鉛ダンパ２が降伏して
塑性域に入り、ループで囲まれた面積分の履歴減衰を稼
ぎ、構造物の応答を低減する。図12中、細線が鉛ダンパ
２のループを、太線が鋼材ダンパ３のループを示すが、
ここに示すように低レベルの外力に対しては鋼材ダンパ
３は弾性変形するのみで、降伏には至らない。
【００２０】鋼材ダンパ３の弾性変形を超える、大規模
地震程度の高レベルの外力が作用し、構造部材４の応力
と変形が大きくなる状態では図13に示すように鉛ダンパ
２は大きな塑性変形を生じ、鋼材ダンパ３も降伏に至
り、塑性変形を生ずる。このとき、両ダンパ２，３が協
同して実線で囲まれた面積分の履歴減衰を稼ぐため鋼材
ダンパ３が単独で使用される場合より大きい応答低減効
果が得られる。この状況下でも鉛ダンパ２はその高い塑
性変形能力によって鋼材ダンパ３と共に構造部材４，４
間の相対変形に追従する。
地震程度の高レベルの外力が作用し、構造部材４の応力
と変形が大きくなる状態では図13に示すように鉛ダンパ
２は大きな塑性変形を生じ、鋼材ダンパ３も降伏に至
り、塑性変形を生ずる。このとき、両ダンパ２，３が協
同して実線で囲まれた面積分の履歴減衰を稼ぐため鋼材
ダンパ３が単独で使用される場合より大きい応答低減効
果が得られる。この状況下でも鉛ダンパ２はその高い塑
性変形能力によって鋼材ダンパ３と共に構造部材４，４
間の相対変形に追従する。
【００２１】弾塑性ダンパ１が高レベルの外力にのみ対
応する鋼材ダンパ３のみからなる場合には、低レベルの
外力に対しては鋼材ダンパ３は弾性変形するのみである
から履歴減衰が得られず、また高レベルの外力に対して
も鉛ダンパ２による減衰がないため図13の破線で囲まれ
た面積分の履歴減衰しか得られない。
応する鋼材ダンパ３のみからなる場合には、低レベルの
外力に対しては鋼材ダンパ３は弾性変形するのみである
から履歴減衰が得られず、また高レベルの外力に対して
も鉛ダンパ２による減衰がないため図13の破線で囲まれ
た面積分の履歴減衰しか得られない。
【００２２】
【発明の効果】この発明は以上の通りであり、低レベル
の外力によって降伏し、塑性変形能力の高い鉛と、高レ
ベルの外力によって降伏する鋼材を組み合わせて弾塑性
ダンパを構成したものであるため、低レベルから高レベ
ルまでの外力に対してそれぞれが役割を分担しながら履
歴減衰を稼ぐことができ、広範囲の外力に対して応答を
低減することが可能である。
の外力によって降伏し、塑性変形能力の高い鉛と、高レ
ベルの外力によって降伏する鋼材を組み合わせて弾塑性
ダンパを構成したものであるため、低レベルから高レベ
ルまでの外力に対してそれぞれが役割を分担しながら履
歴減衰を稼ぐことができ、広範囲の外力に対して応答を
低減することが可能である。
【００２３】また鉛ダンパは低レベルの外力によって降
伏する状態で使用されるため鉛を支持する部材や構造部
材との一体化の方法が簡潔で済む。
伏する状態で使用されるため鉛を支持する部材や構造部
材との一体化の方法が簡潔で済む。
【図１】弾塑性ダンパの構成例と設置例を示した立面図
である。
である。
【図２】構造物内での弾塑性ダンパの設置箇所を示した
概要図である。
概要図である。
【図３】図１のｘ−ｘ線断面図である。
【図４】図１のｙ−ｙ線断面図である。
【図５】鉛ダンパの構成例を示した斜視図である。
【図６】鉛ダンパの他の構成例を示した斜視図である。
【図７】図６の鉛ダンパの設置例を示した縦断面図であ
る。
る。
【図８】鉛ダンパの他の構成例を示した斜視図である。
【図９】図８の鉛ダンパの設置例を示した縦断面図であ
る。
る。
【図１０】鉛ダンパと鋼材ダンパのせん断力−変形関係
を示した復元力特性図である。
を示した復元力特性図である。
【図１１】鉛ダンパと鋼材ダンパを組み合わせた弾塑性
ダンパのせん断力−変形関係を示した復元力特性図であ
る。
ダンパのせん断力−変形関係を示した復元力特性図であ
る。
【図１２】鉛ダンパのみが降伏したときの弾塑性ダンパ
のせん断力−変形関係を示した復元力特性図である。
のせん断力−変形関係を示した復元力特性図である。
【図１３】鉛ダンパと鋼材ダンパが共に降伏したときの
弾塑性ダンパのせん断力−変形関係を示した復元力特性
図である。
弾塑性ダンパのせん断力−変形関係を示した復元力特性
図である。
【符号の説明】 １……弾塑性ダンパ、２……鉛ダンパ、21……鉛、22…
…支持部材、３……鋼材ダンパ、31……孔、４……構造
部材、５……ガセットプレート、６……ボルト。
…支持部材、３……鋼材ダンパ、31……孔、４……構造
部材、５……ガセットプレート、６……ボルト。
Claims (1)
- 【請求項１】 距離を隔てて互いに絶縁される構造部材
間に跨って設置され、両構造部材間の、対向する方向に
直交する方向の相対変形時に弾塑性変形するダンパであ
り、低い応力で降伏する鉛ダンパと、面内方向のせん断
力を負担し、鉛ダンパの降伏応力より高い応力で降伏す
る板状の鋼材ダンパからなり、両構造部材間の相対変形
に伴うせん断力の作用時に鋼材ダンパが弾性変形のまま
鉛ダンパが降伏して塑性変形し、鋼材ダンパは鉛ダンパ
の降伏応力を超えるせん断力の作用時に降伏し、その後
は鉛ダンパと共に塑性変形するものであることを特徴と
する複合弾塑性ダンパ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6072110A JP2991031B2 (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 複合弾塑性ダンパ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6072110A JP2991031B2 (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 複合弾塑性ダンパ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07279477A true JPH07279477A (ja) | 1995-10-27 |
| JP2991031B2 JP2991031B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=13479923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6072110A Expired - Lifetime JP2991031B2 (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 複合弾塑性ダンパ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2991031B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006169747A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Takenaka Komuten Co Ltd | 制振間柱 |
| JP2008150875A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Bridgestone Corp | 制振用ダンパー |
-
1994
- 1994-04-11 JP JP6072110A patent/JP2991031B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006169747A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Takenaka Komuten Co Ltd | 制振間柱 |
| JP4683909B2 (ja) * | 2004-12-14 | 2011-05-18 | 株式会社竹中工務店 | 制振間柱 |
| JP2008150875A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Bridgestone Corp | 制振用ダンパー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2991031B2 (ja) | 1999-12-20 |
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