JPH09256678A

JPH09256678A - 免震ダンパー

Info

Publication number: JPH09256678A
Application number: JP8066886A
Authority: JP
Inventors: Eiji Wakita; 英治脇田
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のダンパーは、振動エネルギーの吸収能力
が充分でなく、設計や取扱いが困難で、高価、大型、保
守が必要である、といった難点があった。【解決手段】建築物の振動を減衰させるためにその建築
物の相対変位可能な２部材間に介装されて用いられる免
震ダンパー１であって、第１の固定部２４が設けられた
第１の部材２０と、第２の固定部３４が設けられ、第１
の部材２０により直線方向に往復移動可能に支持された
第２の部材３０と、略Ｕ字形状に折り曲げられて、一端
４１が第１の部材２０に固定されると共に、他端４２が
第２の部材３０に固定され、第１の部材２０と第２の部
材３０とが振動により相対変位したときに折り曲げ部４
３を移動させて振動を減衰させる折り曲げ板部材４０と
を備えてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物の振動を減
衰させるために用いられる免震ダンパーに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】地震時の振動エネルギーを吸収するため
に建築物に備えられる免震ダンパーとしては、たとえば
オイルダンパー、粘性ダンパー、鋼材ダンパー、摩擦ダ
ンパー等、種々のものが実用化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来のダンパー
では、たとえば、オイルダンパーの場合には、振動エネ
ルギーの減衰作用が地震の速度、温度などに依存し、安
定した結果が得られないという問題があった。そして、
油圧の調整、油洩れ対策、ゴミ、埃等の進入対策が必要
なため、メンテナンスが困難であった。さらに、精密な
加工が要求され、大容量のものは製作が困難である等の
問題があった。また、摩擦ダンパーの場合には、振動エ
ネルギーの減衰作用が振動数に対して依存性をもつた
め、性能が安定しない。そして、摩擦面の摩耗が避けら
れず、腐食や、ゴミ、埃の進入対策が困難であり、ま
た、摩擦面の面圧が変化すると性能が劣化するため維持
管理が必要である等の問題があった。

【０００４】このように、従来までに実用化されている
各種のダンパーは、振動エネルギーの吸収能力が充分で
なかったり、設計や取扱いが困難であったり、あるいは
高価である、大型となる、保守が必要である、といった
難点があり、より有効な免震ダンパーの実用化が望まれ
ていた。

【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、充分な振動吸収能力を有し、維持管理が容易で、
取扱いが簡単であると共に、構造が簡単であり、しかも
安価に得られる免震ダンパーを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の免震ダンパーで
は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の免震ダンパーによれば、建築
物の振動を減衰させるためにその建築物の相対変位可能
な２部材間に介装されて用いられる免震ダンパーであっ
て、建築物の一方の部材に固定するための第１の固定部
が設けられた第１の部材と、建築物の他方の部材に固定
するための第２の固定部が設けられ、前記第１の部材に
より直線方向に往復移動可能に支持された第２の部材
と、略Ｕ字形状に折り曲げられて、一端が前記第１の部
材に固定されると共に、他端が前記第２の部材に固定さ
れ、前記第１の部材と第２の部材とが前記振動により相
対変位したときに前記折り曲げ部を移動させて前記振動
を減衰させる折り曲げ板部材とを備えてなることを特徴
とする。この免震ダンパーでは、第１の部材と第２の部
材がそれぞれ建築物の相対変位する２部材に対して固定
されて用いられる。そして、それら２部材間に相対変位
が生じた際には、第１の部材が第２の部材に対して変位
して、折り曲げ板部材の折り曲げ部が移動することで、
振動エネルギーを吸収する。

【０００７】請求項２記載の免震ダンパーにおいて、前
記第１の部材は断面矩形の有底筒状体から構成され、前
記第２の部材は、前記第１の部材内において直線移動可
能な断面コ字形状の長尺部材から構成され、前記折り曲
げ板部材が、略Ｕ字状に折り曲げられた帯状鋼板により
構成されている。この免震ダンパーでは、第２の部材
が、第１の部材の有底筒状体内部を案内されて往復移動
する。その結果、帯状鋼板が塑性変形することにより、
折り曲げ部が移動して、振動エネルギーを吸収する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１、図２は、本発明の実施の
形態を示す図であり、符号１は免震ダンパーである。免
震ダンパー１は、外箱２０（第１の部材）、内箱３０
（第２の部材）、および、折り曲げ板部材４０から概略
構成されている。

【０００９】外箱２０は、鋼材からなる断面矩形の有底
筒状体であり、端部２１が開放端とされ、端部２２は、
側板２３により閉塞されて閉口端とされている。側板２
３の外側には、免震ダンパー１を建築構造物等に固定す
る固定部材２４（第１の固定部）が設けられている。

【００１０】図４に示すように、内箱３０は、鋼材から
なる断面コ字状の長尺部材であり、端部３１が開放端と
されており、端部３２には側板３３が設けられ、側板３
３の外側には免震ダンパー１を建築構造物等に固定する
固定部材３４（第２の固定部）が設けられている。折ら
曲げ板部材４０は、帯状の鋼板が、端部４１（一端）と
端部４２（他端）の中間から折り曲げられ、折り曲げ部
４３が形成されて、端部４１と端部４２が平行に位置す
るようＵ字形状とされたものである。

【００１１】外箱２０と内箱３０は、各々の延長方向を
一致させて、各開口部側を対向させて入れ子状に移動自
在に嵌合されており、内箱３０の端部３１は、外箱３０
の内部に位置している。図３に示すように、折り曲げ板
部材４０は、端部４１、４２を外箱２０の端部２１に向
けて外箱２０内および内箱３０の端部３１内に配置され
ており、端部４１が、ボルト４４、４５によって、外箱
２０の内部に固定され、端部４２が、内箱３０の端部３
１に、ボルト４６、４７によって固定されている。

【００１２】上記の構成の免震ダンパー１は、外箱２０
が、固定部材２４によって建築物の一方の部材に固定さ
れ、内箱３０が、固定部材３４によって建築物の他方の
部材に固定される。地震時など、建築物の２部材間に相
対変位が生じた際には、内箱３０が、外箱２０内部を案
内されて直線状に往復移動する。その結果、折り曲げ部
材４０の帯状鋼板が塑性変形し、折り曲げ部が移動する
ことにより、振動エネルギーを吸収する。

【００１３】ところで、上記の構成の免震ダンパー１
は、積層ゴム等とともに併用されることで、免震装置と
して用いられる場合がある。すなわち、通常の積層ゴム
自体は、地震による振動エネルギーを吸収する能力に乏
しく、変形を抑制する効果は殆どないが、免震ダンパー
１は、振動エネルギーを吸収することによりこの変形を
抑制する働きを果たすという理由からである。

【００１４】この変形の抑制の程度は、免震装置の変位
に対する減衰特性によって示される。この減衰特性は、
減衰定数の大きさで評価できるが、免震装置の等価減衰
定数は、下記の数式１によって評価できる。

【数１】

【００１５】数式１において、Ａ、ΔＡは、図６に示す
ような履歴ループの面積である。図７において、直線Ｂ
は、積層ゴムのみが免震装置として介装されている場合
の履歴曲線であるが、この場合、ΔＡの値がゼロとな
り、その結果、等価減衰定数もゼロとなる。したがっ
て、積層ゴムのみでは、変形を抑制する効果は期待でき
ない程小さくなる。

【００１６】また、図７に示すように、免震ダンパー１
のみが免震装置として介装されている場合の履歴曲線
は、履歴曲線Ｃで表される。これは、変位の変化に対し
て、抵抗力が一定値を維持する履歴特性を表している。
この場合、略平行四辺形の履歴曲線Ｃで囲まれた部分が
吸収されるエネルギーに相当する。

【００１７】ところが、積層ゴムと免震ダンパー１を併
用した場合には、免震装置の履歴曲線は、図６における
履歴曲線Ｄのようになる。これは、この履歴曲線Ｄが、
図７における、積層ゴムの履歴曲線Ｂと、図６における
免震ダンパーの履歴曲線Ｃの合成として求められること
による。

【００１８】その結果、免震装置として積層ゴムと免震
ダンパー１を併用した場合には、数式１で評価される等
価減衰定数は大きな値となるため、地震等の水平力によ
る、振動エネルギーは効率よく吸収される。上述したよ
うな理由により免震装置として、積層ゴムと免震ダンパ
ー１が併用して用いられる。

【００１９】次に、以上のような理由に基づいて、免震
ダンパー１と積層ゴムの両方を介装した具体例を説明す
る。

【００２０】図５において、建築物１０の上部躯体１１
（一方の部材）と下部躯体１２（他方の部材）の間に、
免震装置としての積層ゴム１４と、免震ダンパー１が設
置されている。

【００２１】積層ゴム１４は、上部躯体１１と下部躯体
１２の間に設けられた柱１５の上部１５ａと下部１５ｂ
の間に介装されている。そして、柱１５の上部１５ａと
下部躯体１２の立ち上がり部１６、１６の間には、それ
ぞれ免震ダンパー１、１が積層ゴム１４を通る直線上に
略水平に設置されている。なお、免震ダンパー１は、図
示しないが、前記免震ダンパー１と直角をなす方向にも
略水平に設けられている。免震ダンパー１は、固定部材
３４が、柱１５の上部１５ａに設置された固定部１６に
図視しないボルトで締結され、固定部材２４が、立ち上
がり部１６に設置された固定部１７に図示しないボルト
で締結されている。

【００２２】地震時には、水平方向の地震力が建築物１
０に作用するが、積層ゴム１４が変形して上部躯体１１
に働く地震力を軽減して免震効果を得ている。このと
き、上部躯体１１は下部躯体１２に対して変位し、その
結果、免震ダンパー１には、固定部１６、１７を介して
水平力が作用する。そして、図２に示すように、内箱３
０は外箱２０に対して変位することになり、その結果、
折り曲げ板部材４０の折り曲げ部４３が変位する。

【００２３】このとき、折り曲げ部材４０は、水平力に
よる折り曲げ部４３の位置の変化に伴って、一定な抵抗
力を発揮し、図６における履歴曲線Ｃで表されるよう
に、振動エネルギーを吸収する。

【００２４】上記の構成の免震ダンパー１においては、
振動エネルギーの吸収が、折り曲げ板部材４０の塑性変
形によってなされているので、埃、ゴミの有無、温度等
の外部環境に左右されることがない。そして、油洩れ、
摩擦等により、性能が劣化することが抑えられるので、
安定した性能が期待できる。また、性能の劣化が抑えら
れるので、メンテナンスの困難が抑えられる。そして、
折り曲げ板部材４０がＵ字形状とされた鋼板から構成さ
れているので、構造が簡単で、安価に製造することがで
き、取扱いが簡単にできる。

【００２５】なお、折り曲げ板部材４０の、材質、延
長、厚み、折曲げ部４３の曲率半径、を変化させること
によって、任意の振動エネルギーの吸収効率を設定する
ことができる。また、免震装置と併用することなく、単
独で使用しても、充分な免震効果を得ることができる。

【００２６】

【実施例】上記の実施の形態において説明した免震ダン
パーにおいて、履歴特性を決定する折り曲げ部材の特性
を調べるための供試体の諸元を以下に示す。（１）材料ＳＳ４１（２）肉厚３ｍｍ（３）幅２５ｍｍ（４）折曲げ部の折曲げ半径６．４ｍｍ

【００２７】上記諸元を備える折曲げ部材の供試体に対
して、供試体の向きを反転させ、繰り返し荷重を載荷す
ることにより、変位−荷重特性を調べた。ここで、荷重
は、図７における抵抗力に相当する。その結果、図８の
グラフを得た。このグラフは、図７に対応している。す
なわち、符号は正負逆に表示されているが、図８の１回
目は第１象限に、図８の２回目は第４象限〜第３象限
に、図８の３回目は第２象限〜第１象限に、図８の４回
目は第４象限〜第３象限に対応している。図７と図８を
比較すると、履歴曲線Ｃに略等しい特性が得られてお
り、回数を繰り返しても履歴特性には変化がない。上記
実施の形態の免震ダンパーは、免震装置として積層ゴム
と併用した際に必要な要求条件を満足していることが、
この実験結果から示される。

【００２８】

【発明の効果】本発明の免震ダンパーによれば、折り曲
げ板部材の塑性変形により、振動エネルギーを吸収する
構造としたので、充分な振動吸収能力を有し、維持管理
を容易に行うことができ、取扱いが簡単で、構造が簡単
であり、安価に製作することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の免震ダンパーの平面図で
ある。

【図２】図１のＰ−Ｐにおける断面図である。

【図３】図２のＱ−Ｑにおける断面図である。

【図４】図２のＲ−Ｒにおける断面図である。

【図５】本発明の実施の形態の免震ダンパーを介装した
建築物の断面図である。

【図６】本発明の実施の形態の免震ダンパーの履歴曲線
を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態の免震ダンパーの履歴曲線
を示す図である。

【図８】本発明の実施の形態の折り曲げ部材の供試体実
験のグラフである。

【符号の説明】

１…免震ダンパー２０…外箱（第１の部材）２４…固定部材（第１の固定部）３０…内箱（第２の部材）３４…固定部材（第２の固定部）４０…折り曲げ部材４１…端部（一端）４２…端部（他端）４３…折り曲げ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建築物の振動を減衰させるためにその建
築物の相対変位可能な２部材間に介装されて用いられる
免震ダンパーであって、建築物の一方の部材に固定する
ための第１の固定部が設けられた第１の部材と、建築物
の他方の部材に固定するための第２の固定部が設けら
れ、前記第１の部材により直線方向に往復移動可能に支
持された第２の部材と、略Ｕ字形状に折り曲げられて、
一端が前記第１の部材に固定されると共に、他端が前記
第２の部材に固定され、前記第１の部材と第２の部材と
が前記振動により相対変位したときに前記折り曲げ部を
移動させて前記振動を減衰させる折り曲げ板部材とを備
えてなることを特徴とする免震ダンパー。
【請求項２】請求項１記載の免震ダンパーにおいて、
前記第１の部材は断面矩形の有底筒状体から構成され、
前記第２の部材は、前記第１の部材内において直線移動
可能な断面コ字状の長尺部材から構成され、前記折り曲
げ板部材が、略Ｕ字形状に折り曲げられた帯状鋼板によ
り構成されていることを特徴とする免震ダンパー。