JPH10121772A - 振動エネルギー吸収ダンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取付構造体の振動エネルギーを効果的に吸収
する。 【解決手段】 振動エネルギー吸収ダンパ１１は、並列
した２つの保持部１２,１３に屈曲した板状の連結部１
４の両端を連結して、極軟鋼または鉛等の低降伏応力度
金属板で構成されている。そして、連結部１４における
凹側の縁の最奥の位置１７が凸側の縁の両保持部１２,
１３との接続点１８,１８を結ぶ線分１９よりも上記凸
部側に位置させる。こうすることによって、振動エネル
ギー吸収ダンパ１１に圧縮力が作用しても、連結部１４
を構成する２つの直線部が撓むだけで両直線部は座屈し
ない。したがって、剪断力−変位の履歴曲線が偏平にな
ることはなく、効果的に振動エネルギーを吸収できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、極軟鋼あるいは
鉛等の低降伏応力度金属で構成される振動エネルギー吸
収ダンパの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地震等により構造物が受ける振動
エネルギーを吸収するために構造物の鉄骨部材間に設置
される弾塑性ダンパとして、図６に示すようなものがあ
る(特開平１−２０３５４３号公報)。

【０００３】この弾塑性ダンパ１では、軟鋼等の金属板
から所定の寸法に形成された金属板２の中央部に複数個
の孔３を平行に設けている。さらに、金属板２の両端部
に複数個のボルト孔４を設けている。ここで、孔３は、
中央部が広く両端方向に徐々に細くなり、両端部が曲面
状を呈するように形成されている。上記構成の弾塑性ダ
ンパ１は、例えば、図７に示すように、柱梁架構内に配
置されて下の梁７に取り付けられた耐震壁５の上端部と
上の梁６とに両端がボルトで固定されて取り付けられ
る。

【０００４】そして、地震等によって上記柱梁架構に剪
断力が繰り返し働いて、上記柱梁架構を構成する上下の
梁６,７に相反する方向への水平力が作用した場合に
は、弾塑性ダンパ１の上下端にも相反する方向への水平
力が繰り返し作用する。その際に、弾塑性ダンパ１は、
図９(a)に示すような剪断力−変位の履歴曲線を描き、
履歴曲線内の面積に相当する振動エネルギーが吸収され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の弾塑性ダンパには以下のような問題がある。すなわ
ち、通常、上記柱梁架構に剪断力が繰り返し働いて上下
の梁６,７に相反する方向への水平力が作用した場合に
は、図８に示すように、上下の梁６,７には垂直方向の
撓みが生ずる。そして、この上下の梁６,７の垂直方向
への撓みによって弾塑性ダンパ１に垂直方向への力が作
用し、この垂直力がある限界を超えると２つの孔３,３
間で構成される板部の中央部の細い部分が折れ曲がって
上記板部が座屈してしまう。

【０００６】このように、上記弾塑性ダンパ１に座屈が
生じた場合における剪断力−変位の履歴曲線は図９(b)
に示すような偏平な曲線となり、履歴曲線内の面積が小
さくなって振動エネルギー吸収能力が極端に低下してし
まうのである。

【０００７】そこで、この発明の目的は、取付構造体に
作用する剪断力による振動エネルギーを効果的に吸収で
きる振動エネルギー吸収ダンパを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、構造用鋼よりも降伏応力度
が低い低降伏応力度金属で形成された振動エネルギー吸
収ダンパであって、２列に配列された２つの保持部と、
両端が上記２つの保持部に連結された屈曲した板状の連
結部を備え、上記連結部の凹側の縁の最奥の位置が凸側
の縁の上記保持部との接続点よりも上記凸側にあること
を特徴としている。

【０００９】上記構成によれば、２列に配列された２つ
の保持部に連結された連結部の凹側の縁の最奥の位置
は、凸側の縁の上記保持部との接続点よりも上記凸側に
ある。したがって、上記両保持部に圧縮力が作用した場
合に上記連結部に座屈は生じない。したがって、その後
に、上記両保持部に水平力が作用しても効果的に振動エ
ネルギーが吸収される。

【００１０】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の振動エネルギー吸収ダンパにおいて、上記連
結部材は,屈曲方向が相反する２方向である２種の連結
部からなり、上記２種の連結部は,互いの上記凸側を対
向させて配列されていることを特徴としている。

【００１１】上記構成によれば、２列に配列された２つ
の保持部に作用する水平力の方向に因らずに安定して振
動エネルギーが吸収される。

【００１２】また、請求項３に係る発明は、請求項１に
係る発明の振動エネルギー吸収ダンパにおいて、上記連
結部の輪郭は、上記保持部の配列方向に中心が配列され
て同じ半径を有する２つの円弧によって形成されている
ことを特徴としている。

【００１３】上記構成によれば、連結部の各位置での水
平方向の幅は同一であり、且つ、上記連結部の各位置で
の最狭幅は上記保持部との接続箇所において最小とな
る。したがって、剪断力による振動エネルギーが効果的
に吸収され、且つ、地震等によって破壊される位置が特
定される。

【００１４】また、請求項４に係る発明は、構造用鋼よ
りも降伏応力度が低い低降伏応力度金属で形成された振
動エネルギー吸収ダンパであって、２列に配列された２
つの保持部と、両端が上記２つの保持部に連結された鉤
状に屈曲した板状の連結部を備え、上記板状の連結部の
各凹側の縁の最奥の位置が対向する凸側の縁の上記保持
部との接続点よりも上記凸側にあることを特徴としてい
る。

【００１５】上記構成によれば、２列に配列された２つ
の保持部に作用する水平力の大きさが異なっても連結部
は中心線に対して両側が同じ変形の仕方をし、常に安定
して振動エネルギーが吸収される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図１は本実施の形態の振動エ
ネルギー吸収ダンパを示す図であり、図１(a)は平面
図、図１(b)は側面図である。本実施の形態における振
動エネルギー吸収ダンパ１１は、平行に配列された矩形
の２つの保持部１２,１３と、「く」字状に屈曲して両端
が２つの保持部１２,１３に連結された５つの板状の連
結部１４,１４,…とを有して、スリット１５,１５,…が
形成されている。そして、両保持部１２,１３には、本
振動エネルギー吸収ダンパ１１を建物の柱あるいは梁に
取り付けるためのボルト孔１６を複数設けている。ここ
で、本振動エネルギー吸収ダンパ１１は、構造用鋼より
も降伏応力度が低い極軟鋼あるいは鉛等の低降伏応力度
金属で構成される。また、応力が集中する角部にはアー
ルを付けて、応力集中によって早期に亀裂が発生して振
動エネルギー吸収能力が低下するのを防止する。尚、上
記連結部１４の屈曲方向を、図１とは反対にしても差し
支えない。

【００１７】ここで、上記連結部１４において、連結部
１４の２つの縁のうち凹側の縁の最奥の位置１７は、凸
側の縁の両保持部１２,１３との接続点１８,１８を結ぶ
線分１９よりも上記凸部側に位置するようになってい
る。

【００１８】上記構成を有する振動エネルギー吸収ダン
パ１１は、図２(a)に示すように、建物の併設された２
本の柱２１,２２とこの柱２１,２２に上下に併設された
２本の梁２３,２４で構成されるフレーム内に配設され
て下側の梁２４に固定された耐震壁２５の上端面と上側
の梁２３の下面との間に設置される。あるいは、２本の
柱２１,２２と２本の梁２６,２７で構成されるフレーム
内に配設されて下側の梁２７に固定された耐震壁２８の
両側面と両柱２１,２２の側面との間に設置される。ま
たは、図２(b)に示すように、２本の柱２９,３０と２本
の梁３１,３２で構成されるフレーム内に配設されて下
側の梁３２に両端が固定されたブレース３３の上面と上
側の梁３１の下面との間に設置される。

【００１９】以下、上記振動エネルギー吸収ダンパ１１
の取付構造を、耐震壁２５の上端面と上側の梁２３の下
面との間に設置する場合を例に詳細に説明する。図３
は、一箇所に１枚の振動エネルギー吸収ダンパ１１を取
り付ける場合の取付構造の一例である。

【００２０】上記耐震壁２５(ＰＣ板)の上部には、振動
エネルギー吸収ダンパ１１が納まる程度の深さを有する
段部４１が形成されており、この段部４１からは耐震壁
２５に埋め込まれている金属板４２が上方に向かって突
出している。また、当該耐震壁２５が設置されるフレー
ムの上側の梁２３の下面には、直角に屈曲してＬ字断面
を有するＬ型プレート４３の一面を取り付けている。そ
して、金属板４２とＬ型プレート４３の他面とに、振動
エネルギー吸収ダンパ１１の上下端をボルトによって固
定するのである。

【００２１】図４は、一箇所に２枚の振動エネルギー吸
収ダンパ１１,１１を取り付ける場合の取付構造の一例
である。耐震壁４５の上端面から耐震壁４５に埋め込ま
れている金属板４６が上方に突出している。また、上側
の梁４７の下面にはＬ型プレート４８の一面を取り付け
ている。そして、金属板４６とＬ型プレート４８の他面
とを２枚の振動エネルギー吸収ダンパ１１,１１の上下
端で挟んで、ボルトによって固定するのである。

【００２２】図３あるいは図４に示すように上記振動エ
ネルギー吸収ダンパ１１が取り付けられている梁２３,
４７と耐震壁２５,４５とに、相反する方向への水平力
のみが繰り返して作用すると、振動エネルギー吸収ダン
パ１１を構成する各連結部１４は、図９(a)に示すよう
な剪断力−変位の履歴曲線を描き、履歴曲線内の面積に
相当する振動エネルギー吸収能力を発揮する。

【００２３】一方、上記梁２３,４７に図８に示すよう
な上下方向の撓みが発生して振動エネルギー吸収ダンパ
１１に圧縮力が作用した場合には、図１に示すように、
連結部１４における凹側の縁の最奥の位置１７が凸側の
縁の両保持部１２,１３との接続点１８,１８を結ぶ線分
１９よりも上記凸部側に位置しているので、各連結部１
４は、連結部１４を構成する２つの直線部が撓むだけで
両直線部は座屈しないのである。したがって、図９(b)
に示すように剪断力−変位の履歴曲線が偏平な曲線にな
ることはなく、振動エネルギー吸収能力が低下すること
はないのである。

【００２４】本実施の形態の振動エネルギー吸収ダンパ
１１は、並列した２つの保持部１２,１３に屈曲した連
結部１４の両端を連結して、極軟鋼または鉛等の低降伏
応力度金属板で構成し、連結部１４における凹側の縁の
最奥の位置１７が凸側の縁の両保持部１２,１３との接
続点１８,１８を結ぶ線分１９よりも上記凸部側に位置
させることによって、上述の効果を奏することができ
る。そして、連結部１４の数や配列方向や形状は特に限
定しない。したがって、図１に示すような形状のみなら
ず、図５に示すような、種々の形状を有する振動エネル
ギー吸収ダンパの作成が可能となる。

【００２５】図５(a)に示す振動エネルギー吸収ダンパ
においては、２列に配列された２つの保持部５１,５２
に、鉤状に屈曲した連結部５３,５３,…の両端が連結さ
れた構成を有する。そして、上記連結部５３の一方の凹
側の縁の最奥の位置５４は対向する凸側の縁の保持部５
１との接続点５５よりも上記凸側に位置し、他方の凹側
の縁の最奥の位置５６は対向する凸側の縁の保持部５２
との接続点５７よりも上記凸側に位置している。つま
り、連結部５３は、２つの文字「く」を互いに逆向きにし
て一辺を重ね合わせた形状を呈しているのである。

【００２６】こうすることによって、上記両保持部５
１,５２に作用する水平力の大きさが異なる場合でも、
各連結部５３,５３,…は中心線に対して両側が同じよう
に変形する。したがって、常に安定して振動エネルギー
を吸収できるのである。

【００２７】また、図５(b)に示す振動エネルギー吸収
ダンパにおいては、「く」字状の連結部の向きを一方の側
と他方の側とで逆にして、上記一方の側の連結部５８の
先端５８aと上記他方の側の連結部５９の先端５９aとが
互いに対向するように配列している。そして、連結部５
８,５９は、屈曲部の幅よりも根元の幅の方が広くなっ
ている。

【００２８】このように、上記一方の側の連結部５８の
向きと他方の側の連結部５９の向きとを逆にすることに
よって、両保持部６０,６１に作用する水平力の方向に
因らずに安定した剪断力−変位の履歴曲線を得ることが
できる。また、連結部５８，５９の根元の幅を屈曲部の
幅よりも広くすることによって、応力が集中しやすい箇
所が補強されて、本振動エネルギー吸収ダンパの耐力を
アップできる。

【００２９】また、図５（ｃ）に示す振動エネルギー吸
収ダンパにおいては、「く」字状の連結部６２を保持部６
３側に設け、連結部６２の内側先端を保持部６３に対向
する保持部６４に対して垂直に保持部６４側に延在させ
ている。こうすることによって、上記両連結部６３,６
４に水平力および垂直力が同時に作用した場合には、連
結部６２の保持部６３との接続点に最大応力が掛かるこ
とになる。したがって、地震等によって破壊される位置
を保持部６３側に特定できる振動エネルギー吸収ダンパ
を提供できる。

【００３０】また、図５(d)に示す振動エネルギー吸収
ダンパにおいては、連結部６５の輪郭を中心線上に中心
線が配列されて同じ半径を有する円弧で形成している。
こうすることによって、上記連結部６５における各部の
水平方向の幅は同一であるから、連結部６５の剪断特性
は図１に示す振動エネルギー吸収ダンパ１１の連結部１
４と略同一の剪断特性を有する。ところが、連結部６５
における各部の最狭幅は保持部６６,６７との接続箇所
において最小となる。したがって、本振動エネルギー吸
収ダンパは、図１に示す振動エネルギー吸収ダンパ１１
と同程度の振動エネルギー吸収能力を有し、且つ、地震
等によって破壊される位置を両保持部６６,６７側に限
定できるのである。

【００３１】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１にか
かる発明の振動エネルギー吸収ダンパは、低降伏応力度
金属によって形成されて、両端が並列した２つの保持部
に連結された屈曲した板状の連結部を有し、上記連結部
の凹側の縁の最奥の位置を凸側の縁の上記保持部との接
続点よりも上記凸側にしたので、上記両保持部に圧縮力
が作用した場合に上記連結部は座屈しない。したがっ
て、その後に、上記両保持部に相反する方向への水平力
が作用しても効果的に振動エネルギーを吸収できる。

【００３２】また、請求項２に係る発明の振動エネルギ
ー吸収ダンパにおける連結部材は屈曲方向が相反する２
方向である２種の連結部からなり、上記２種の連結部
は,互いの上記凸側を対向させて配列されているので、
上記両保持部に作用する水平力の方向に因らずに、安定
して振動エネルギーを吸収できる。

【００３３】また、請求項３に係る発明の振動エネルギ
ー吸収ダンパにおける連結部の輪郭は、上記保持部の配
列方向に中心が配列されて同じ半径を有する２つの円弧
によって形成されているので、上記連結部の各位置での
水平方向の幅は同一である。したがって、上記両保持部
に作用する相反する方向への水平力による振動エネルギ
ーを効果的に吸収できる。さらに、上記連結部の各位置
での最狭幅は上記保持部との接続箇所において最小とな
るので、地震等によって破壊される位置を上記保持部側
に特定できる。

【００３４】また、請求項４に係る発明の振動エネルギ
ー吸収ダンパは、低降伏応力度金属によって形成され
て、両端が並列した２つの保持部に連結された鉤状に屈
曲した板状の連結部を有し、上記連結部の各凹側の縁の
最奥の位置を対向する凸側の縁の上記保持部との接続点
よりも上記凸側にしたので、上記両保持部に作用する水
平力の大きさが異なっても上記連結部は中心線に対して
両側が同じように変形でき、常に安定して振動エネルギ
ーを吸収できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の振動エネルギー吸収ダンパの一例を
示す図である。

【図２】図１に示す振動エネルギー吸収ダンパの取り付
け状態の一例を示す図である。

【図３】図１に示す振動エネルギー吸収ダンパの取付構
造の一例を示す図である。

【図４】図３とは異なる取付構造を示す図である。

【図５】図１とは異なる形状の振動エネルギー吸収ダン
パを示す図である。

【図６】従来の弾塑性ダンパの斜視図である。

【図７】図６に示す弾塑性ダンパの取り付け状態の一例
を示す図である。

【図８】柱梁架構に剪断力が働いた場合の柱と梁との変
形状態を示す図である。

【図９】ダンパの上下端に水平力のみが繰り返し作用し
た場合の理想的な剪断力−変位の履歴曲線およびダンパ
に座屈が生じた場合の剪断力−変位の履歴曲線を示す図
である。

【符号の説明】

１１…振動エネルギー吸収ダンパ、１２,１３,５１,５
２,６０,６１,６３,６４,６６,６７…保持部、１４,５
３,５８,５９,６２,６５…連結部、２１,２２,２９,３
０…柱、２３,２４,２６,２７,３１,３２,４７…梁、２
５,４５…耐震壁、 ４２,４６…金属
板、４３,４８…Ｌ型プレート。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造用鋼よりも降伏応力度が低い低降伏
   応力度金属で形成された振動エネルギー吸収ダンパであ
   って、 ２列に配列された２つの保持部と、 両端が上記２つの保持部に連結された屈曲した板状の連
   結部を備え、 上記連結部の凹側の縁の最奥の位置が凸側の縁の上記保
   持部との接続点よりも上記凸側にあることを特徴とする
   振動エネルギー吸収ダンパ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の振動エネルギー吸収ダ
   ンパにおいて、 上記連結部材は、屈曲方向が相反する２方向である２種
   の連結部からなり、 上記２種の連結部は、互いの上記凸側を対向させて配列
   されていることを特徴とする振動エネルギー吸収ダン
   パ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の振動エネルギー吸収ダ
   ンパにおいて、 上記連結部の輪郭は、上記保持部の配列方向に中心が配
   列されて同じ半径を有する２つの円弧によって形成され
   ていることを特徴とする振動エネルギー吸収ダンパ。
4. 【請求項４】 構造用鋼よりも降伏応力度が低い低降伏
   応力度金属で形成された振動エネルギー吸収ダンパであ
   って、 ２列に配列された２つの保持部と、 両端が上記２つの保持部に連結された鉤状に屈曲した板
   状の連結部を備え、 上記連結部の各凹側の縁の最奥の位置が対向する凸側の
   縁の上記保持部との接続点よりも上記凸側にあることを
   特徴とする振動エネルギー吸収ダンパ。