JPS62220734A

JPS62220734A - 振動エネルギ吸収装置

Info

Publication number: JPS62220734A
Application number: JP5835986A
Authority: JP
Inventors: Noboru Narukawa; 昇成川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-18
Filing date: 1986-03-18
Publication date: 1987-09-28

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】〔発明の技術分野〕本発明は、構造物の防振あるいは免震に供される振動エ
ネルギ吸収装置に係り、特に、材料の塑閉変型を利用し
て振動エネルギを吸収するようにした振動エネルギ吸収
装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、地震力によって構造物が破壊されるのを防止する
ために、たとえば基礎と＠進物本体との間に各種の振動
エネルギ吸収装置を挿設することが行なわれている。

このような振動エネルギ吸収装置は、エネルギ吸収メカ
ニズムから分類して、流体あるいは粘弾性体の粘性を利
用した粘性方式のものと、ＩＪ料同志の摩擦を利用した
摩擦方式のものと、材料の塑性変形を利用した塑性方式
のものとに大別される。

上記の撮動エネルギ吸収装置のうち、塑性方式を採用し
たものは、金属材料の塑性変形を利用したものが多く、
他の方式のものに比べて構造が簡単で、低価格であると
言う利点を備えている。エネルギ吸収に直接供される弾
塑性部材としては通常、鉄材、鉛市るいは鉛系合金材が
使用されている。このうち、特に鉛系の材料は可塑性に
優れており、大変位を伴う振動においても充分な追随特
性を有している。

ところで、材料の剪断変形による弾塑性特性を利用した
従来の撮動エネルギ吸収装置は、一般に、第４図、第５
図あるいは第８図に示づように構成されている。すなわ
ち、第４図に示すものは、対象とする２つの構造物の部
材１，２にそれぞれ固定板３，４を互いに対面する関係
に固定し、これら固定板３，４間に、たとえば鉛系月利
を円柱状に加工してなる弾塑性部材５を介挿した構造と
なっている。なお、各固定板３，４と弾塑性部材５とは
ろう接着等によって接合されている。また、第５図に示
すものは、弾塑性部材５の両端部を各固定板３，４に形
成された凹部６，７に嵌入させ、この嵌合によって弾塑
性部材５と各固定板３，４とを結合させるようにしてい
る。また、第８図に示すものは、弾塑性部材５の内部に
補強材としてワイヤーが埋め込んであるが、上記の例と
同様に固定板により、部材１，２に固定されている。

しかしながら、上記にように構成された従来の振動エネ
ルギ吸収装置にあっては次のような問題点があった。

まず、全ての従来例に共通覆ることであるか、この装置
を免震系に用いる場合を考えると第９図に示したように
弾塑性部１ＪＩＪ、その運動方向が変わる時、ヒステリ
シス・ループ上ではたとえば、点ＡからＢ点に状態が変
るがこの時力はＦＡ　−ＦＢへと急激に変化覆る。従来
エネルギ吸収装置は、その両端を固定支持しているため
、この急激は力の変化が構造物に入力され、その振動モ
ードが励起されてしまう問題点かあった。

また、第４図および第５図に示したものにあっては部材
１，２の図中横方向の相対変位によって弾塑性部材５が
繰り返し横方向の変形を受けると、固定板３，７１と弾
塑性部材５との間の局部的拘束に伴う固定板３，７１に
近い部分と中央部分との間の曲げおよび引張り状態の相
違により、弾塑性部材５は比較的少ない繰り返し回数で
第６図に示すように固定板３．４に近い部分×がくびれ
、中央部分Ｙが膨出した形状となる。このため、塑性変
形に要する抵抗力が次第に小ざくなり、エネルギ吸収能
力が減少する。そして、最終的にはくびれ　３一部分で弾塑性部材５が破断して、エネルギ吸収装置とし
ての機能を喪失する問題があった。あるいは、第７図に
示したように、前記のくびれや膨出部が発生する前に固
定板３，４と弾塑性部材５との接着面がはがれてしまう
可能性があった。

（発明の目的〕本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的と覆るところは、エネルギ吸収に供される弾塑性
部材のエネルギ吸収機能をより長期に亙っで持続させる
ことができるとともに保守点検あるいは交換の容易な振
動エネルギ吸収装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明によれば、２つの部材間の相対運動時の運動エネ
ルギを吸収するために、その部材間に弾塑性部材を挿設
するエネルギ吸収装置において、弾塑性部材の少なくと
も一端を弾性体を介して部材に支持することにより、低
振動数から高振動数領域まで広い範囲にわたって効果を
発揮する振動エネルギ吸収装置が提供される。

（発明の効果〕地震等のように基礎と構造物との間に相対変位が生じる
ような振動力が加わると、弾塑性部材はその相対変位量
に応じた塑性変形を繰り返し受ける。このように弾塑性
部材の運動方向が変る時に急激な力の変化が生じるが、
本装置は、少なくとも一端を弾性体を介して部材（基礎
、構造物）に支持しているため、その急激力の変化を緩
和することができ、免震系の高次モードずなわち構造物
系の振動モードが励起されることもほとんどなくなる。

また、弾塑性部材と固定板との接着面のはく離も、弾性
体によりその発生が抑制される。

〔発明の実施例〕以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図において、弾塑性部材５は上・下固定板４．３で
弾性体９を介して構造物２および基礎１と結合されてい
る。また弾塑性部材５の内部には補強材としてワイヤー
８が埋め込まれている。

このような構成のもとて基礎１と構造物２の間に相対変
位か生じると、弾塑性部材５内で、塑性変形に必要なエ
ネルギ消費がおこり、振動エネルキ吸収装首として機能
を発揮する。そして、弾塑性部材５の運動方向が変わる
時に発生ずる急激な力の変化は弾塑性部材９によって緩
和され免震系の高次モードか励起されることは少なくな
る。また、変形の繰り返しによって促進される弾塑性部
材５と上・下固定板４，３との接着面のはく離に対して
も弾性体９の変形により抑制される。

本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、
種々変形することかできる。まず弾性体としては、その
水平および鉛直剛性を自由に設計できる積層ゴムを使用
づることが考えられる。たとえば弾塑性部材５を純せん
断変形させる場合には、上下方向にはボルト固定並みの
支持が必要であると考えられるが、この場合には第２図
に示した様に鉛直剛性の大きい積層ゴム１０を用いれば
よい。

また、第３図に示したものは弾性体９の内側に低摩擦材
１１を設置し、弾塑性部材５の上・下方向変位を拘束し
ないものである。この方法によっても上記実施例と同様
の効果が１ｑられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る振動エネルギ吸収装置
を示した断面図、第２図、第３図は本発明の他の実施例
を示した断面図、第４図、第５図は従来の振動エネルギ
吸収装置および支持方法を示した断面図、第６図、第７
図は従来装置の問題点を説明するための図、第８図は他
の従来の振動エネルギ吸収装置の断面図、第９図は弾塑
性部材の一般的なヒステリシス・ループの直線近似図で
ある。１・・・基礎　　　　　　　２・・・構造物３・・・下
部固定板　　　　４・・・上部固定板５・・・弾塑性部
材　　　　６・・・下部嵌合部７・・・上部嵌合部　　
　　８・・・ワイヤー９・・・弾性体　　　　　　１０
・・・積層ゴム１１・・・低摩擦材第１図第３図第４図第５図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２つの部材間の相対運動時の運動エネルギを吸収
するために、その部材間に弾塑性部材を挿設するエネル
ギ吸収装置において、弾塑性部材の少なくとも一端を、
弾性体を介して前記部材に支持したことを特徴とする振
動エネルギ吸収装置。
（２）上記、弾性体として積層ゴムを用いたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の振動エネルギ吸収装
置。
（３）上記、弾塑性部材の上下方向変位を何ら拘束しな
いことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振動エ
ネルギ吸収装置。