WO2005007999A1 - 超塑性合金による木造住宅用制震ダンパー - Google Patents

超塑性合金による木造住宅用制震ダンパー Download PDF

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damper
alloy
superplastic alloy
house
vibration damper
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Inventor
Atsumichi Kushibe
Kazuo Aoki
Akira Umekuni
Shigeo Minewaki
Koichi Makii
Seiya Furuta
Kenji Higashi
Masahide Kohzu
L.F. Chiang
Original Assignee
Takenaka Corporation
Kobe Steel, Ltd.
Osaka Prefecture University
Japan Science And Technology Agency
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/0237—Structural braces with damping devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/06—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/12—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members
    • F16F7/123—Deformation involving a bending action, e.g. strap moving through multiple rollers, folding of members

Definitions

  • the present invention belongs to the technical field of a superplastic alloy-based vibration damper, which is mainly attached to a joint of a pillar and a beam of a wooden house and used for seismic reinforcement.
  • a vibration damper used for seismic reinforcement of a wooden house is expected to have a function of reducing the shake of the house during an earthquake, suppressing damage to the house, and maintaining a healthy life and property.
  • Existing seismic dampers for wooden houses can be roughly classified into those using steel, those using viscoelastic materials, those using oil dampers, and the like.
  • Patent Documents 1 and 2 below disclose a steel-based vibration damper used for a frame of a wooden house.
  • Patent Documents 3 and 4 disclose a viscoelastic damper used for a frame of a wooden house.
  • Patent Documents 5 and 6 disclose a wall-type damper device and a vibration damping device using an oil damper.
  • Patent Literatures 7 and 8 disclose a ⁇ -plastic damper
  • Patent Literatures 9 and 10 further disclose a vibration damping device using a so-called superplastic alloy such as a zinc-aluminum alloy. .
  • Patent Document 1 JP 2002-235456 A
  • Patent Document 2 JP-A-2002-235457
  • Patent Document 3 JP-A-2000-160683
  • Patent Document 4 JP 2001-295506 A
  • Patent Document 5 JP-A-2000-213202
  • Patent Document 6 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001--3597
  • Patent Document 7 JP-A-5-26274
  • Patent Document 8 JP-A-5-26275
  • Patent Document 9 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-242988
  • Patent Document 10 JP-A-2002-250149
  • the steel-based vibration dampers disclosed in Patent Documents 1 and 2 receive a plastic strain history due to an earthquake or the like, so that the yield load gradually changes with repeated deformation, and the vibration control performance changes. There is instability to do. That is, the yield load increases due to the work hardening of the steel material, the elastic region of the material becomes longer after the second time, and the energy absorption performance becomes unstable. This point is a remarkable property even when the extremely low yield point steel is used for the steel-based vibration damper.
  • the plastic damper disclosed in the above Patent Documents 7 and 8 and the vibration damping device using a so-called superplastic alloy such as a zinc-aluminum alloy disclosed in Patent Documents 9 and 10 are each made of a building such as a building. It is applied to large-scale buildings and does not have a structure and performance that can be applied to the joints of columns and beams of wooden houses in the first place.
  • An object of the present invention is a vibration damper using a superplastic alloy, which is used for a pillar of a wooden house. It is small and compact enough to be applied to the connection part of the beam, is sufficiently inexpensive, is easy to install and install in wooden houses, and can improve the seismic safety of wooden houses. The objective is to provide a seismic damper for wooden houses that can be used without any maintenance during the useful life of the wooden house.
  • Super damping damper 3 made of superplastic alloy, which is attached to the connection between pillar 1 and beam 2 of a wooden house in a direction almost 45 °.
  • Narrow-width deformed part 31 curved into an arc shape with a width almost parallel to the in-plane direction of the column / beam frame, and support part widened to a width large enough to make both ends non-deformed Attach and fix the vibration damper 3 made of at least the superplastic alloy and the support parts 30 at both ends of the vibration damper 3 to pillars and beam connections of the house.
  • the deformable portion 31 is characterized in that the cross-sectional area and the cross-sectional modulus gradually increase from the end to the center so as to deform uniformly from the end to the center.
  • the invention described in claim 2 is the vibration damper 3 for a wooden house made of a superplastic alloy according to claim 1;
  • the superplastic alloy is a zinc-aluminum alloy (Zn-A1 alloy).
  • the invention described in claim 3 is the vibration damper 3 for a wooden house made of a superplastic alloy according to claim 1 or 2,
  • the supporting parts 30 at both ends of the damping damper 3 and the mounting bracket 4 for attaching and fixing the supporting parts 30 to the pillars and beam connections of the house are pins that pass the pin 5 through the pin holes 32 and 42 provided on both sides. It is characterized by a concatenated configuration.
  • the vibration damper 3 for a wooden house made of a superplastic alloy according to the invention as set forth in claim 13 can be applied to a joint of a pillar and a beam of a wooden house by using a superplastic alloy.
  • Small It is compact and inexpensive enough.
  • it is easy to install and install in a wooden house, improving the seismic safety of the wooden house, and enabling maintenance-free use during the useful life of the wooden house even if a major earthquake is encountered. Therefore, there is no need for labor and cost for dismantling and restoring finishing materials for inspection and replacement of vibration dampers. It can be applied regardless of whether a wooden house is new or existing, and has high versatility. Even when applied to wooden temples and pillars of traditional Buddhist buildings, it can exert a sufficient damping effect.
  • the vibration damper 3 of the present invention is very easy to manufacture a large-sized one in accordance with the scale of the building and to combine a plurality of them, based on the above-described concept (shape design method). In addition, it can exhibit sufficient performance as a vibration damper for steel structures and truss structures mainly composed of medium-scale bolted joints, or steel roofs.
  • a narrow-width deformed portion curved into an arc shape having a width substantially parallel to the in-plane direction of the column / beam frame, and a support widened to a width dimension large enough to make both ends non-deformed.
  • a mounting bracket for attaching and fixing at least the supporting portions at both ends of the damping damper to a pillar-beam connection of a house, the damping portion comprising at least the deformed portion made of a superplastic alloy.
  • the deformed portion is formed such that the cross-sectional area and the cross-sectional modulus gradually increase from the end to the center so that the deformed portion is uniformly deformed from the end to the center.
  • FIG. 1 shows that a vibration damper 3 made of a superplastic alloy according to the invention as set forth in claim 13 is attached to a connection between a pillar 1 and a beam 2 of a wooden house by mounting brackets 4 and 4. It shows the state of use with the arrangement in the ° direction.
  • the vibration damper according to the present invention includes a vibration damper 3 made of a superplastic alloy, and support portions 30, 30 at both ends of the vibration damper 3.
  • the vibration damper 3 is composed of a combination with a mounting bracket 4 that is attached and fixed to a connection part with a wood screw or the like. form A deformed portion 31 having a narrow width and a support portion 30 which is widened to a width large enough to be non-deformed at both ends, and at least the deformed portion 31 is superplastic. Manufactured by alloy.
  • the narrow-width deformed portion 31 curved into an arc shape having a width substantially parallel to the in-plane direction of the column / beam frame specifically has a constant plate thickness as shown in FIG. Curved into an arc shape with a curvature taking into account that the input of an earthquake or the like that enters through the load points (positions of pin connection holes 32 described later) provided in the support portions 30 at both ends acts as a combined force of the axial force and the bending moment. It has been done.
  • the radius of curvature of the neutral line is formed to be about 50 mm and 250 mm.
  • the deformed portion 31 has a linear shape, the bending deformation force of the deformed portion 31 is not introduced smoothly, and the deformed portion 31 is not smoothly introduced.
  • the deformation concentrates at the boundary between the end of the support and the support 30, which is a disadvantage of causing so-called strain concentration.
  • the deformed portion 31 curved into an arc shape is a device that maintains the arc shape even during the maximum deformation, maintains the bending deformation, and prevents the tension deformation from occurring. With such a contrivance, it is possible to implement a very simple structure without the need for stiffening the damper with the buckling stiffening member, even though the damping member 3 can tolerate large deformation.
  • the deformation part 31 deforms uniformly from the end to the center of the vibration damper 3 of the present invention (or In order to make the degree of edge stress of the damper uniform according to the external force), it is required that the deformed portion 31 is formed so that the cross-sectional area and section modulus gradually increase from the end to the center.
  • the vibration damper 3 of the present invention As for the appearance, the width of the central part where the width of the end is smaller is slightly larger and wider (see Fig. 3B).
  • the superplastic alloy constituting the vibration damper 3 of the present invention is, for example, zinc / aluminum having a property of not causing work hardening and strain deterioration, as disclosed in JP-A-11-222643.
  • An alloy (Zn-A1 alloy) (the invention described in claim 2).
  • the support portions 30 at both ends are necessarily made of the same superplastic alloy as the deformed portion 31 as long as the cross-sectional area and rigidity necessary for concentrating the deformation on the arc-shaped deformed portion 31 are secured. You don't need to.
  • the support portion 30 may have a structure covered with a steel noise or the like, and the function thereof will not be impaired at all even if the support portion 30 is attached to the mounting bracket 4 via them.
  • the mounting bracket 4 for mounting and fixing the support portions 30 at both ends of the vibration damper 3 having the above configuration to the connection portions of the pillars 1 and the beams 2 of the wooden house transmits the seismic force to the above-mentioned load points. It is enough to support them as they do. Therefore, the embodiment shown in FIG. 2 is composed of a pair of half-shaped metal fittings 40, 40 to be attached to both sides of the support portions 30 at both ends of the vibration damper 3.
  • the metal fittings 40 are used to attach the support parts 30 at both ends of the damping damper 3 to the joints of the pillars 1 and beams 2 of the wooden house in a direction of approximately 45 ° and to fix them.
  • the shape is not particularly limited as long as it has sufficient strength to receive the generated load.
  • the web 41 of the metal member 40 is provided with a pin hole 42 for connecting through the steel pin 5 in common with the pin hole 32 provided at the position of the applied point of the support portion 30 at both ends of the vibration damper 3.
  • a plurality of through holes 44 are provided in the flange portion 43 on the bottom side for attaching and fixing the metal fittings 40 to the connection portions of the pillars 1 and beams 2 of the wooden house with wooden screws or the like (claim 3).
  • the vibration damper 3 having the above-described configuration is, in short, connected with a pair of metal members 40, 40 constituting a mounting metal member 4, a web 41 of a pair of metal members 40 on both surfaces of a support portion 30 at both ends thereof, and inserting a pin 5.
  • the flange portion 43 of each bracket 40 is attached and fixed to the connection portion of the pillar 1 and the beam 2 of the wooden house with a wood screw or the like.
  • the arc-shaped deformed portion 31 of the damping damper 3 intensively induces elasto-plastic deformation during the earthquake, and uniformly deforms from the end to the center to generate a large deformation. Demonstrate the energy absorption performance and exert the vibration damping effect. And whether to allow large deformation
  • the required configuration of the buckling stiffening member or the like is very simple and simple.
  • the deformed portion 31 made of a superplastic alloy has excellent deformability and self-recovery of strain (a property in which mechanical properties are hardly deteriorated due to strain history).
  • the superplastic alloy vibration damper 3 can be manufactured by a mechanical processing method, but a hot forging superplastic Yournet molding kanit method utilizing the strength of the material (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-129204). Production is the most efficient. It is also possible to mass produce inexpensively by the press forming method utilizing the huge deformation performance of superplastic alloys. Also in this case, the mechanical properties do not deteriorate due to the forming process.
  • the mounting bracket 4 is not limited to the above-described pin connection, and may have a configuration in which the vibration damper 3 is attached to the connection portion of the pillar 1 and the beam 2 of the wooden house with a so-called rigid connection structure.
  • FIG. 1 is an elevation view showing a use state of a vibration damper for a wooden house according to the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a configuration of the vibration damper.
  • FIG. 3 A and B are a plan view and a front view of a vibration damper.

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Abstract

　主として木造住宅の柱と梁の仕口部に取り付けて耐震補強に使用する、超塑性合金による制震ダンパーを提供する。 　柱・梁フレームの面内方向にほぼ平行幅の円弧形状に湾曲された細幅の変形部３１と、その両端の非変形とする大きさに拡幅された支持部３０とから成り、前記変形部を超塑性合金により製作された制震ダンパー３と、その両端の前記支持部３０を住宅の柱・梁仕口部に取り付け固定する取付金具４との組み合わせで構成され、前記変形部３１は、その端部から中央部にかけて断面積及び断面係数が漸次大きくなるように形成される。

Description

明 細 書
超塑性合金による木造住宅用制震ダンパー
技術分野
[0001] この発明は、主として木造住宅の柱と梁の仕口部に取り付けて耐震補強に使用す る、超塑性合金による制震ダンパーの技術分野に属する。
背景技術
[0002] 木造住宅の耐震補強に使用する制震ダンパーには、地震時における住宅の揺れ を低減して住宅の損傷を抑え、人命や資産を健全に維持する働きが期待される。 木造住宅用の既往の制震ダンパーを大別すると、鋼材を用いたもの、粘弾性体を 用いたもの、オイルダンパーを用いたもの等々が一般的である。
[0003] 例えば下記の特許文献 1、 2には、木造住宅の軸組みに使用する鋼材系の制震ダ ンパーが開示されている。
また、特許文献 3、 4には、木造住宅の軸組みに使用する粘弾性体ダンパーが開示 されている。
特許文献 5、 6には、オイルダンパーを利用した壁型のダンパー装置、制震装置が 開示されている。
[0004] その他、特許文献 7、 8には弹塑性ダンパーが開示され、更に特許文献 9、 10には 、亜鉛'アルミニウム合金等の所謂超塑性合金を利用した制震装置がそれぞれ開示 されている。
特許文献 1 :特開 2002- -235456号公報
特許文献 2 :特開 2002- -235457号公報
特許文献 3 :特開 2000- -160683号公報
特許文献 4 :特開 2001- -295506号公報
特許文献 5 :特開 2000- -213202号公報
特許文献 6 :特開 2001- -3597号公幸
特許文献 7 :特開平 5— 26274号公報
特許文献 8 :特開平 5— 26275号公報 特許文献 9：特開 2002 - 242988号公報
特許文献 10 :特開 2002 - 250149号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 上記特許文献 1、 2に開示された鋼材系の制震ダンパーは、地震等により塑性ひず み履歴を受けると、繰り返し変形に対して降伏荷重が漸次変動し、制震性能が変化 する不安定さがある。即ち、鋼材の加工硬化により降伏荷重が上昇し、 2回目以降は 材料の弾性領域が長くなり、エネルギ吸収性能が不安定となる。この点は鋼材系の 制震ダンパーに極低降伏点鋼を用いた場合にも顕著な性状である。
鋼材系の制震ダンパーは、塑性歪みを受けると、機械的性質の劣化を起こすため 、継続使用の際の性能把握が困難で、往々にして点検 ·交換をする必要が大であり 、メンテナンスに相当額の費用負担が発生することが問題である。
[0007] 上記特許文献 3、 4に開示された粘弾性体ダンパーは、温度依存性が非常に大きく 、地震エネルギの吸収による発熱に関して、熱の逸散が悪ぐ繰り返し変形時におけ る強度低下が著しいため、制震性能が不安定となる。外気温の変動の差が大きい一 般の木造住宅へ適用する場合には、夏と冬などの季節要因によって使用温度が大き く異なることになり、制震性能が大きく左右されることになつて不都合である。
[0008] 上記特許文献 5、 6に開示されたオイルダンパーは、通例直線運動機構により実施 するため、オイルダンパーの円滑な動きを確保するために多くの補助部材ゃ金具類 を取り付ける必要があり、とうてい木造住宅の柱と梁の仕口部にコンパクトに納まる構 造とはなり得ず、また、低コスト化は容易なことではない。即ち、直線運動機構その他 が複雑な構成となるので、高価なものになってしまう。し力もオイル漏れなどによる性 能劣化に注意が必要であり、定期的な保守'点検が必要で、費用が掛かる。
[0009] 上記特許文献 7、 8に開示された弹塑性ダンパー、及び特許文献 9、 10に開示され た亜鉛'アルミニウム合金等の所謂超塑性合金を利用した制震装置はそれぞれ、ビ ル等の大規模建築物に適用されるもので、そもそも木造住宅の柱と梁の仕口部に適 用出来るような構造、性能になっていない。
[0010] 本発明の目的は、超塑性合金を利用した制震ダンパーであって、木造住宅の柱と 梁の仕口部に適用出来るように小型にコンパクト化され、充分に安価であり、木造住 宅への取り付け設置が簡単であり、木造住宅の耐震安全性を向上させることができ、 大地震に遭遇しても木造住宅の耐用年数の間はメンテナンスフリーで使用可能な木 造住宅用制震ダンパーを提供することである。
課題を解決するための手段
[0011] 上述した課題を解決するための手段として、請求項 1に記載した発明に係る超塑性 合金による木造住宅用制震ダンパーは、
木造住宅の柱 1と梁 2の仕口部にほぼ 45° 方向に配置して取り付けられる超塑性 合金製の制震ダンパー 3であって、
柱 ·梁フレームの面内方向にほぼ平行幅の円弧形状に湾曲された細幅の変形部 3 1と、その両端の非変形とするために充分な大きさの幅寸に拡幅された支持部 30と 力 成り、少なくとも前記変形部を超塑性合金により製作された制震ダンパー 3と、前 記制震ダンパー 3の両端の前記支持部 30を住宅の柱 ·梁仕口部に取り付け固定す る取付金具 4との組み合わせで構成され、
前記変形部 31は、その端部から中央部にかけて一様な変形をするように、その端 部から中央部にかけて断面積及び断面係数が漸次大きくなるように形成されている ことを特徴とする。
[0012] 請求項 2に記載した発明は、請求項 1に記載した超塑性合金による木造住宅用制 震ダンパー 3において、
超塑性合金は、亜鉛'アルミニウム合金 (Zn— A1合金)であることを特徴とする。
[0013] 請求項 3に記載した発明は、請求項 1又は 2に記載した超塑性合金による木造住宅 用制震ダンパー 3において、
制震ダンパー 3の両端の支持部 30と、これを住宅の柱 ·梁仕口部に取り付け固定 する取付金具 4とは、両者に設けたピン孔 32と 42へピン 5を共通に通したピン連結の 構成であることを特徴とする。
発明の効果
[0014] 請求項 1一 3に記載した発明に係る超塑性合金による木造住宅用制震ダンパー 3 は、超塑性合金を利用して、木造住宅の柱と梁の仕口部に適用出来るように小型に コンパクト化されており、充分に安価である。しかも木造住宅への取り付け設置が簡 単であり、木造住宅の耐震安全性を向上させることができ、大地震に遭遇しても木造 住宅の耐用年数の間はメンテナンスフリーの使用が可能である。したがって、制震ダ ンパーの点検 ·交換に伴う仕上げ材の解体ゃ復旧の手間と費用が不要である。木造 住宅が新築であるか既存住宅であるかの別なく適用でき、汎用性が高レ、。木造の寺 社、仏閣の伝統建築物の柱 ·梁仕口部に適用しても充分な制震効果を発揮する。 更に本発明の制震ダンパー 3は、上述した考え方 (形状設計法）に基づき、建物の 規模に応じて大型化したものを製造すること、及び複数個組み合わせることが非常に 容易であり、木造の他にも、中規模のボルト接合を主体とした鋼構造物やトラス構造 、或いは鉄骨屋根等の制震ダンパーとしても充分な性能を発揮させることができる。 発明を実施するための最良の形態
[0015] 柱 ·梁フレームの面内方向にほぼ平行幅の円弧形状に湾曲された細幅の変形部と 、その両端の非変形とするために充分な大きさの幅寸に拡幅された支持部とから成り 、少なくとも前記変形部を超塑性合金により製作された制震ダンパーと、前記制震ダ ンパーの両端の前記支持部を住宅の柱'梁仕口部に取り付け固定する取付金具と の組み合わせで構成し、
前記変形部は、その端部から中央部にかけて一様な変形をするように、その端部 力 中央部にかけて断面積及び断面係数が漸次大きくなるように形成して実施する 実施例 1
[0016] 図 1は、木造住宅の柱 1と梁 2の仕口部に、請求項 1一 3に記載した発明に係る超 塑性合金による制震ダンパー 3を、取付金具 4、 4によりほぼ 45° 方向の配置に取り 付けた使用状態を示している。
図 2に示したように、本発明に係る制震ダンパーは、超塑性合金により製作された 制震ダンパー 3と、前記制震ダンパー 3の両端の支持部 30、 30を住宅の柱 1、梁 2の 仕口部へ木ネジ等で取り付け固定する取付金具 4との組み合わせで構成されてレ、る 前記制震ダンパー 3は、住宅の柱 ·梁フレームの面内方向にほぼ平行幅の円弧形 状に湾曲された細幅の変形部 31と、その両端の非変形とするために必要充分な大 きさの幅寸に拡幅された支持部 30とから成り、少なくとも前記変形部 31が超塑性合 金により製作されている。
[0017] 柱 ·梁フレームの面内方向にほぼ平行幅の円弧形状に湾曲された細幅の変形部 3 1は、具体的には、図 3に示したように、板厚を一定とし、両端の支持部 30に設けられ た加力点（後述するピン連結用孔 32の位置)を通じて入る地震等の入力が、軸力と 曲げモーメントの合力として作用することを考慮した曲率の円弧形状に湾曲されてい る。一例として中立線の曲率半径の大きさは 50mm 250mm程度に形成されている 上記の変形部 31が直線形状であると、変形部 31の曲げ変形力 Sスムーズに導入さ れないで、変形部 31の端部と支持部 30との境界部位に変形が集中する、いわゆる ひずみ集中を起こす不都合がある。円弧形状に湾曲された変形部 31は、最大変形 時にも円弧形状を維持することにより曲げ変形が維持され、 I張り変形が生じなレヽ（ 突っ張らない）ようにする工夫である。このような工夫により、大変形を許容できる制震 ダンパー 3でありながら、座屈補剛部材によるダンパーの補剛が不要であり、非常に 単純な構造を実施可能としてレ、る。
[0018] 念のために言えば、前記円弧状に湾曲された変形部 31のうち、前記左右のピン連 結孔 32の位置を結んだ直線 P— Qから最も遠くに離れた中央部位が最大モーメント の位置となることから明らかなように、仮に変形部 31がその全長にわたり平行幅であ ると、中央部位に変形が集中してしまう。そうなると、変形性能には優れるものの、不 必要な局部変形（ひずみ集中）を強いることとなり、変形部 31の全体で大きなェネル ギ吸収を達成する、超塑性合金の利点を充分に活かすことができない。つまり、超塑 性合金による高性能ダンパーとしては応力集中を避ける工夫が重要である。その手 段として、本発明の制震ダンパー 3は、前記のように軸力と曲げモーメントが同時に作 用しても、変形部 31がその端部から中央部にかけて一様な変形をする（又は外力に 応じてダンパーの縁応力度を均一化する）ように、同変形部 31の端部から中央部に 力、けての断面積及び断面係数が漸次大きくなるように形成されていることを特徴とす る（請求項 1に記載した発明）。力べして、本発明の制震ダンパー 3は、その変形部 31 の外観として、端部の幅寸が小さぐ中央部位の幅寸の方が少し大きく太い形状を呈 する（図 3B参照）。
[0019] なお、本発明の制震ダンパー 3を構成する超塑性合金としては、例えば特開平 11 —222643号公報に開示されているように、加工硬化、ひずみ劣化を起こさない性質 の亜鉛 ·アルミニウム合金 (Zn— A1合金）を指す (請求項 2に記載した発明）。両端の 支持部 30に関しては、前記円弧状の変形部 31に変形を集中させるために必要な断 面積と剛性が確保されておればよぐ必ずしも変形部 31と同一の超塑性合金製であ ることを要しない。支持部 30は鋼製のノ イブ等を被せた構造でも良ぐそれらを介し て取付金具 4へ取り付けても全く機能は損なわれない。
[0020] 次に、上記構成の制震ダンパー 3の両端の支持部 30を木造住宅の柱 1及び梁 2の 仕口部に取り付け固定する取付金具 4は、上述した加力点に地震力が伝達されるよ うに支持すれば足りる。よって、図 2に示す実施例は、制震ダンパー 3の両端の支持 部 30の両面へ組み付ける半割形状の一対の金具材 40、 40で構成されている。金具 材 40は、制震ダンパー 3の両端の支持部 30を木造住宅の柱 1及び梁 2の仕口部へ ほぼ 45° 方向に取り付け固定することに適していれば良ぐ制震ダンパー 3に生じる 荷重を受け止めるのに十分な強度を有していれば、形状は特に限定されない。金具 材 40のウェブ 41には、制震ダンパー 3の両端の支持部 30の上述した加力点の位置 に設けたピン孔 32と共通に鋼製のピン 5を通して連結するピン孔 42が設けられてい る。また、底辺のフランジ部 43には当該金具材 40を木造住宅の柱 1及び梁 2の仕口 部へ木ネジ等で取付け固定するための通孔 44が複数個設けられている（請求項 3に 記載した発明）。
[0021] 上記構成の制震ダンパー 3は、要するにその両端の支持部 30の両面に取付金具 4 を構成する一対の金具材 40、 40のウェブ 41を沿わせ、ピン 5を差して連結した上で 、各金具材 40のフランジ部 43を木ネジ等で木造住宅の柱 1及び梁 2の仕口部へ取 付固定して使用される。
しかるときは、制震ダンパー 3の円弧状の変形部 31は、その全体が地震時の弾塑 性変形を集中的に誘導し、その端部から中央部にかけて一様な変形をして大きなェ ネルギ吸収性能を発揮して制震効果を奏する。そして、大変形を許容するにもかか わらず、座屈補剛部材等は必要なぐ構成が非常に単純、簡素である。しかも超塑性 合金製の変形部 31は、変形性能に優れて、ひずみの自己回復性（ひずみ履歴によ る機械的性質の劣化が極めて少ない性質）により、複数回の塑性履歴歪みを受けて も機械的性質の劣化、即ち、加工硬化やひずみ劣化を起こさず、安定であるから、継 続使用の性能把握が容易であり、点検'交換の必要がなぐ耐用年数の間はメンテ ナンスフリーを実現可能である。勿論、外気温程度の変動によっては性能を左右され ない。
超塑性合金性の制震ダンパー 3は、機械加工の方法で製作することができるが、素 材の特徴を生力、した温間鍛造超塑性ユアネット成形カ卩工法 (例えば特開 2003— 129 204号公報記載の発明を参照）による製作が最も効率的である。超塑性合金の巨大 な変形性能を利用したプレス成形法により安価に大量生産することも可能である。こ の場合も、成形加工による機械的性質の劣化は生じない。
なお、取付金具 4は、上述したピン連結に限らず、木造住宅の柱 1及び梁 2の仕口 部へ制震ダンパー 3をいわゆる剛接合の構造で取り付ける構成であっても良い。 図面の簡単な説明
[0022] [図 1]本発明に係る木造住宅用制震ダンパーの使用状態を示した立面図である。
[図 2]前記制震ダンパーの構成を分解して示した斜視図である。
[図 3]A、 Bは制震ダンパーの平面図と正面図である。
符号の説明
[0023] 1 柱
2 梁
3 制震ダンパー
31 変形部
30 支持部
4 取付金具
32 ピン孔 (加力部）
42 ピン子し
5 ピン

Claims

請求の範囲
[1] 木造住宅の柱と梁の仕口部にほぼ 45° 方向に配置して取り付けられる超塑性合 金製の制震ダンパーであって、
柱-梁フレームの面内方向にほぼ平行幅の円弧形状に湾曲された細幅の変形部と
、その両端の非変形とするために充分な大きさの幅寸に拡幅された支持部とから成り 、少なくとも前記変形部を超塑性合金により製作された制震ダンパーと、前記制震ダ ンパーの両端の前記支持部を住宅の柱'梁仕口部に取り付け固定する取付金具と の組み合わせで構成され、
前記変形部は、その端部から中央部にかけて一様な変形をするように、その端部 力 中央部にかけて断面積及び断面係数が漸次大きくなるように形成されていること を特徴とする、超塑性合金による木造住宅用制震ダンパー。
[2] 超塑性合金は、亜鉛'アルミニウム合金 (Zn-Al合金)であることを特徴とする、請 求項 1に記載した超塑性合金による木造住宅用制震ダンパー。
[3] 制震ダンパーの両端の支持部と、これを住宅の柱'梁仕口部に取り付け固定する 取付金具とは、両者に設けたピン孔へピンを共通に通したピン連結の構成であること を特徴とする、請求項 1又は 2に記載した超塑性合金による木造住宅用制震ダンパ
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