JP2000081085A - 履歴型ダンパーを備えた構造部材 - Google Patents
履歴型ダンパーを備えた構造部材Info
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- JP2000081085A JP2000081085A JP10250568A JP25056898A JP2000081085A JP 2000081085 A JP2000081085 A JP 2000081085A JP 10250568 A JP10250568 A JP 10250568A JP 25056898 A JP25056898 A JP 25056898A JP 2000081085 A JP2000081085 A JP 2000081085A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 各種の支持構造物に適用される履歴型ダンパ
ーにおいて、ダンパー部材の長さを短くし、接合部材を
小型化し、斜材の剛性を自由に調整できるようにするこ
と。 【解決手段】 引張りと圧縮の交番軸力を受ける長尺部
材を備え、その中間部に中間材を配し、その中間材の両
端にそれぞれ他端が他部材に連結された履歴型ダンパー
部材を接合した履歴型ダンパーを備えた構造部材。
ーにおいて、ダンパー部材の長さを短くし、接合部材を
小型化し、斜材の剛性を自由に調整できるようにするこ
と。 【解決手段】 引張りと圧縮の交番軸力を受ける長尺部
材を備え、その中間部に中間材を配し、その中間材の両
端にそれぞれ他端が他部材に連結された履歴型ダンパー
部材を接合した履歴型ダンパーを備えた構造部材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業機器などの支
持構造物に適用される履歴型ダンパーを備えた構造部材
に関する。
持構造物に適用される履歴型ダンパーを備えた構造部材
に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば構造物の柱，梁間に対角線状に挿
設する斜材（図９参照）は、一般に柱，梁間の変形に伴
って生ずる引張り力又は圧縮力を支持するもので、図１
１に示すように、その耐力は引張り力に対しては降伏耐
力（Ny）、圧縮力に対しては降伏耐力よりも小さい座屈
耐力(Ncr) で決まり、座屈後は耐荷力が低下する。とこ
ろが最近、座屈を拘束することにより、上記斜材に圧縮
に対しても引張りと同等の耐力を保持させる構造が開発
されており、地震荷重のように引張り・圧縮の繰返し軸
力（繰返し変位）が作用する際の履歴型ダンパーとして
用いられている。図９は、従来の履歴型ダンパー機能を
有する斜材の構成を示したもので、斜材１は、柱２１と
梁２２の対角接合部にそれぞれ取付けられた接合部材
３，３間に挿設され、一式の履歴型ダンパー部材２とそ
の両端の端継手板４ａより成る。履歴型ダンパー部材２
は塑性変形を生ぜしめる芯材２ａとこの芯材２ａと所定
の隙間ｃをあけて緩く嵌合・外接する補剛鋼管２ｂ、こ
の補剛鋼管２ｂ用のずれ止め５などよりなり成る。端継
手板４ａは、その一端がダンパー芯材２ａに通常突合せ
溶接接合され、他端は接合部材３に連結するためボルト
継手４を用いて継手加工される。
設する斜材（図９参照）は、一般に柱，梁間の変形に伴
って生ずる引張り力又は圧縮力を支持するもので、図１
１に示すように、その耐力は引張り力に対しては降伏耐
力（Ny）、圧縮力に対しては降伏耐力よりも小さい座屈
耐力(Ncr) で決まり、座屈後は耐荷力が低下する。とこ
ろが最近、座屈を拘束することにより、上記斜材に圧縮
に対しても引張りと同等の耐力を保持させる構造が開発
されており、地震荷重のように引張り・圧縮の繰返し軸
力（繰返し変位）が作用する際の履歴型ダンパーとして
用いられている。図９は、従来の履歴型ダンパー機能を
有する斜材の構成を示したもので、斜材１は、柱２１と
梁２２の対角接合部にそれぞれ取付けられた接合部材
３，３間に挿設され、一式の履歴型ダンパー部材２とそ
の両端の端継手板４ａより成る。履歴型ダンパー部材２
は塑性変形を生ぜしめる芯材２ａとこの芯材２ａと所定
の隙間ｃをあけて緩く嵌合・外接する補剛鋼管２ｂ、こ
の補剛鋼管２ｂ用のずれ止め５などよりなり成る。端継
手板４ａは、その一端がダンパー芯材２ａに通常突合せ
溶接接合され、他端は接合部材３に連結するためボルト
継手４を用いて継手加工される。
【０００３】図１０（ａ）は履歴型ダンパー部材２の断
面構成を示したもので、芯材２ａにＨ型鋼を用い、対角
接合部間に生ずる引張り力及び圧縮力をこの芯材２ａで
支持する。その際、圧縮力作用時に対しても、芯材２ａ
の座屈変形を補剛鋼管２ｂで拘束し、座屈に伴う耐荷力
の低下を防いで引張り側と同様の安定した耐力（Ｎｙ）
を保持するようになっており、またダンパー部材２に作
用する軸力が補剛鋼管２ｂに加わらないように隙間ｃが
もたせてある。図１０（ｂ）は他の断面構成を示し、芯
材２ａに板鋼を用い、補剛鋼管２ｂとの空間にコンクリ
ート２ｄを注入し、芯材２ａとコンクリート２ｄの間に
はアンボンド材を塗膜したもので、上記と同様に引張
り、圧縮の両軸力に対し同じ降伏体力レベル（Ｎｙ）を
支持することができる。
面構成を示したもので、芯材２ａにＨ型鋼を用い、対角
接合部間に生ずる引張り力及び圧縮力をこの芯材２ａで
支持する。その際、圧縮力作用時に対しても、芯材２ａ
の座屈変形を補剛鋼管２ｂで拘束し、座屈に伴う耐荷力
の低下を防いで引張り側と同様の安定した耐力（Ｎｙ）
を保持するようになっており、またダンパー部材２に作
用する軸力が補剛鋼管２ｂに加わらないように隙間ｃが
もたせてある。図１０（ｂ）は他の断面構成を示し、芯
材２ａに板鋼を用い、補剛鋼管２ｂとの空間にコンクリ
ート２ｄを注入し、芯材２ａとコンクリート２ｄの間に
はアンボンド材を塗膜したもので、上記と同様に引張
り、圧縮の両軸力に対し同じ降伏体力レベル（Ｎｙ）を
支持することができる。
【０００４】図１２は、上記斜材１の有する履歴特性を
示したもので、復元力特性すなわち交番軸力±Ｎｙに対
する軸変形δの描く曲線は図形ａ−ｂ−ｃ−ｄのような
履歴曲線になり、この図形面積が塑性エネルギ吸収容量
を示し、地震が作用した際に履歴型ダンパーとしての機
能を安定して発揮する。
示したもので、復元力特性すなわち交番軸力±Ｎｙに対
する軸変形δの描く曲線は図形ａ−ｂ−ｃ−ｄのような
履歴曲線になり、この図形面積が塑性エネルギ吸収容量
を示し、地震が作用した際に履歴型ダンパーとしての機
能を安定して発揮する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記斜材１の接合部材
３には、図１３に示すように、外力の負荷に伴う層間変
形角に基づく斜材の相対傾斜角θによる軸力Ｎの分力Ｎ
ａによる付加曲げモーメントＭｊが作用する。この付加
曲げモーメントＭｊを小さくするため接合部長さ（Ｌｊ
＋ｅ）を小さくすると、その分、履歴型ダンパー長さＬ
ｃが長くなる。履歴型ダンパー部材長さＬｃが長くなる
と芯材２ａが変形し易くなるので、これを拘束する補剛
鋼管２ｂの板厚を上げる必要があり、履歴型ダンパー部
材２が大型化して製作費が増える。逆に、履歴型ダンパ
ー部材長さＬｃを小さくすると、その分、接合部長さ
（Ｌｊ＋ｅ）が大きくなり、従って分力Ｎａによる付加
曲げモーメントＭｊが大きくなるので接合部材３を大型
化して強度を上げる必要があり、製作費が増えるという
課題があった。
３には、図１３に示すように、外力の負荷に伴う層間変
形角に基づく斜材の相対傾斜角θによる軸力Ｎの分力Ｎ
ａによる付加曲げモーメントＭｊが作用する。この付加
曲げモーメントＭｊを小さくするため接合部長さ（Ｌｊ
＋ｅ）を小さくすると、その分、履歴型ダンパー長さＬ
ｃが長くなる。履歴型ダンパー部材長さＬｃが長くなる
と芯材２ａが変形し易くなるので、これを拘束する補剛
鋼管２ｂの板厚を上げる必要があり、履歴型ダンパー部
材２が大型化して製作費が増える。逆に、履歴型ダンパ
ー部材長さＬｃを小さくすると、その分、接合部長さ
（Ｌｊ＋ｅ）が大きくなり、従って分力Ｎａによる付加
曲げモーメントＭｊが大きくなるので接合部材３を大型
化して強度を上げる必要があり、製作費が増えるという
課題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決しようとするもので、その第１発明は、引張りと圧縮
の交番軸力を受ける長尺部材であって、その中間部に中
間材を配し、その中間材の両端にそれぞれ他端が他部材
に連結された履歴型ダンパー部材を接合して成ることを
特徴とする履歴型ダンパーを備えた構造部材にある。ま
た、第２発明は、前記履歴型ダンパー部材が、一端が中
間部材と、他端が他部材に連結するための端継手板とに
それぞれ接合された芯材、及びこの芯材と緩く嵌合・外
接するよう中間部材に固定された補剛鋼管とで構成され
たことを特徴とする履歴型ダンパーを備えた構造部材に
ある。さらに、第３発明は、前記芯材が、複数の棒材よ
り成り、この棒材同士がスペーサを介して補剛鋼管とそ
れぞれ所定の隙間を保持して配列されていることを特徴
とする履歴型ダンパーを備えた構造部材にある。
決しようとするもので、その第１発明は、引張りと圧縮
の交番軸力を受ける長尺部材であって、その中間部に中
間材を配し、その中間材の両端にそれぞれ他端が他部材
に連結された履歴型ダンパー部材を接合して成ることを
特徴とする履歴型ダンパーを備えた構造部材にある。ま
た、第２発明は、前記履歴型ダンパー部材が、一端が中
間部材と、他端が他部材に連結するための端継手板とに
それぞれ接合された芯材、及びこの芯材と緩く嵌合・外
接するよう中間部材に固定された補剛鋼管とで構成され
たことを特徴とする履歴型ダンパーを備えた構造部材に
ある。さらに、第３発明は、前記芯材が、複数の棒材よ
り成り、この棒材同士がスペーサを介して補剛鋼管とそ
れぞれ所定の隙間を保持して配列されていることを特徴
とする履歴型ダンパーを備えた構造部材にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の履歴型ダンパーを備えた
構造部材（ここでは斜材）の構成を、図面を用いて説明
する。図１に示すように、本発明の斜板７は、柱２１と
梁２２間の対角接合部にそれぞれ取付けられた接合部材
１３，１３と、斜材７の中間部に配された中間材８と、
それぞれ一端がこの中間材８（図示のものは円形鋼管）
に連結され、他端が端継手板１０に固着された一対の履
歴型ダンパー部材６とで構成されており、端継手板１０
は接合部材１３，１３にボルト継手１１によって取付け
られる。履歴型ダンパー部材６は、図２〜図５に示すよ
うに、端板１６を有し中間材８の端部８ａに取付けられ
た十字型割り込みガセットプレート１４と、一端がこの
十字型ガセットプレート１４にすみ肉溶接接合され、他
端が端継手板１０にすみ肉溶接接合された複数の芯材６
ａと、この複数（図では４本）の芯材６ａ同士を所定の
間隔をおいて平行に配列する十字型スペーサ１７と、こ
の複数の芯材６ａと所定のすき間ｃをあけて嵌合・外接
する補剛鋼管６ｂ（図では角形鋼管）とで構成されてい
る。また、図６は履歴型ダンパー部材６の異なった断面
例であり、図３及び図４の補剛鋼管６ｂを４５度回転さ
せた構造を示す。
構造部材（ここでは斜材）の構成を、図面を用いて説明
する。図１に示すように、本発明の斜板７は、柱２１と
梁２２間の対角接合部にそれぞれ取付けられた接合部材
１３，１３と、斜材７の中間部に配された中間材８と、
それぞれ一端がこの中間材８（図示のものは円形鋼管）
に連結され、他端が端継手板１０に固着された一対の履
歴型ダンパー部材６とで構成されており、端継手板１０
は接合部材１３，１３にボルト継手１１によって取付け
られる。履歴型ダンパー部材６は、図２〜図５に示すよ
うに、端板１６を有し中間材８の端部８ａに取付けられ
た十字型割り込みガセットプレート１４と、一端がこの
十字型ガセットプレート１４にすみ肉溶接接合され、他
端が端継手板１０にすみ肉溶接接合された複数の芯材６
ａと、この複数（図では４本）の芯材６ａ同士を所定の
間隔をおいて平行に配列する十字型スペーサ１７と、こ
の複数の芯材６ａと所定のすき間ｃをあけて嵌合・外接
する補剛鋼管６ｂ（図では角形鋼管）とで構成されてい
る。また、図６は履歴型ダンパー部材６の異なった断面
例であり、図３及び図４の補剛鋼管６ｂを４５度回転さ
せた構造を示す。
【０００８】以下、本発明に係る作用を説明する。例え
ば地震荷重が作用すると斜材７は引張りと圧縮の交番軸
力を受けるが、この軸力は斜材両端の接合部材１３から
端継手板１０を介して履歴型ダンパー６の芯材６ａを経
て中間材８に伝わる。そして引張り軸力が芯材６ａの降
伏軸力＋Ｎｙに達すると塑性変形＋δが生じ、圧縮軸力
が芯材６ａの降伏軸力−Ｎｙに達すると塑性変形−δが
生ずる。この際、圧縮軸力を受けた芯材６ａは座屈変形
しようとするが、外接する補剛鋼管６ｂによってその変
形が拘束されて座屈が防止される。こうして斜材７全体
が前記図１２に示すような履歴曲線を描いて応答し、そ
の結果、地震エネルギが吸収されて振動は減衰する。な
お、中間材８には、両端の履歴型ダンパー部材６から伝
わるダンパー芯材の降伏軸力−Ｎｙが作用するがこの
際、斜材全体としては図８のような構造系となり、この
系において中間材８が座屈しないように中間材８の断面
寸法を設定することにより、図１２の履歴曲線を得るこ
とができる。
ば地震荷重が作用すると斜材７は引張りと圧縮の交番軸
力を受けるが、この軸力は斜材両端の接合部材１３から
端継手板１０を介して履歴型ダンパー６の芯材６ａを経
て中間材８に伝わる。そして引張り軸力が芯材６ａの降
伏軸力＋Ｎｙに達すると塑性変形＋δが生じ、圧縮軸力
が芯材６ａの降伏軸力−Ｎｙに達すると塑性変形−δが
生ずる。この際、圧縮軸力を受けた芯材６ａは座屈変形
しようとするが、外接する補剛鋼管６ｂによってその変
形が拘束されて座屈が防止される。こうして斜材７全体
が前記図１２に示すような履歴曲線を描いて応答し、そ
の結果、地震エネルギが吸収されて振動は減衰する。な
お、中間材８には、両端の履歴型ダンパー部材６から伝
わるダンパー芯材の降伏軸力−Ｎｙが作用するがこの
際、斜材全体としては図８のような構造系となり、この
系において中間材８が座屈しないように中間材８の断面
寸法を設定することにより、図１２の履歴曲線を得るこ
とができる。
【０００９】
【発明の効果】上記したように、本発明の斜材による
と、中間部に中間材８を配し、その両端に、他端が柱２
１，梁２２の対角接合部に取付けた接合部材１３に接合
された履歴型ダンパー部材６を連結し、引張りと圧縮の
交番軸力を支持するようにしたので、地震などの振動エ
ネルギを吸収して減衰することができる。その際、 １）履歴型ダンパー部材を二つに分割して斜材の両端側
に配したので、履歴型ダンパー部材長さＬｃを短くする
ことができ、部材製作が容易となって製作費が安くな
る。 ２）履歴型ダンパー部材を分割することによって接合部
長さ（Ｌｊ＋ｅ）を短くすることができ、これによって
接合部に作用する付加曲げモーメントＭｊを小さくする
ことができ、従って接合部材１３を小型化することがで
きる。 ３）中間材８の寸法を調整することで履歴型ダンパー部
材の寸法に関係なく、斜材としての剛性を自由に調整す
ることができる。 ４）履歴型ダンパー部材の芯材６ａを複数に分割しその
間に軸力を伝達しないスペーサー１７を挿入するため、
緩く嵌合・外接するように設置する補剛鋼管６ｂとのす
き間をスペーサー寸法の変化によって調整できる。 ５） 芯材６ａと十字ガセットプレート１４、芯材６ａ
と端継手板１０はすみ肉溶接により接合するため、突合
せ溶接などの手間を要する作業を行う必要がなく製作費
が安くなる。などの効果がある。
と、中間部に中間材８を配し、その両端に、他端が柱２
１，梁２２の対角接合部に取付けた接合部材１３に接合
された履歴型ダンパー部材６を連結し、引張りと圧縮の
交番軸力を支持するようにしたので、地震などの振動エ
ネルギを吸収して減衰することができる。その際、 １）履歴型ダンパー部材を二つに分割して斜材の両端側
に配したので、履歴型ダンパー部材長さＬｃを短くする
ことができ、部材製作が容易となって製作費が安くな
る。 ２）履歴型ダンパー部材を分割することによって接合部
長さ（Ｌｊ＋ｅ）を短くすることができ、これによって
接合部に作用する付加曲げモーメントＭｊを小さくする
ことができ、従って接合部材１３を小型化することがで
きる。 ３）中間材８の寸法を調整することで履歴型ダンパー部
材の寸法に関係なく、斜材としての剛性を自由に調整す
ることができる。 ４）履歴型ダンパー部材の芯材６ａを複数に分割しその
間に軸力を伝達しないスペーサー１７を挿入するため、
緩く嵌合・外接するように設置する補剛鋼管６ｂとのす
き間をスペーサー寸法の変化によって調整できる。 ５） 芯材６ａと十字ガセットプレート１４、芯材６ａ
と端継手板１０はすみ肉溶接により接合するため、突合
せ溶接などの手間を要する作業を行う必要がなく製作費
が安くなる。などの効果がある。
【図１】本発明の履歴型ダンパーを備えた構造部材の全
体構成を示す図。
体構成を示す図。
【図２】本発明の履歴型ダンパーの詳細な構成を示す縦
断面図。
断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を示す図。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面を示す図。
【図５】図３のＤ部の詳細を示す拡大図。
【図６】本発明の履歴型ダンパーの他の実施例を示す、
図３に対応する断面図。
図３に対応する断面図。
【図７】本発明の履歴型ダンパーの他の実施例を示す、
図４に対応する断面図。
図４に対応する断面図。
【図８】本発明の履歴型ダンパーを備えた図１の構造系
を示す図。
を示す図。
【図９】従来の履歴型ダンパーを備えた構造部材の全体
構成を示す図。
構成を示す図。
【図１０】同図（ａ）は上記履歴型ダンパー部材の断面
構成を示し、同図（ｂ）は他の断面構成を示す図。
構成を示し、同図（ｂ）は他の断面構成を示す図。
【図１１】図９における斜材の有する履歴特性を示す図
表。
表。
【図１２】本発明による斜材の履歴特性を示す図表。
【図１３】斜材の接合部材にかかる曲げモーメントを示
す図。
す図。
６ 履歴型ダンパー ６ａ 芯材 ６ｂ 補剛鋼管 ７ 斜材 ８ 中間材 １０ 端継手板 １１ ボルト継手 １３ 接合部材 ２１ 柱 ２２ 梁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小磯 幸雄 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 築山 富成 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 水原 昌弘 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 井上 一朗 大阪府吹田市新芦屋上27 Ｅ−401 Ｆターム(参考） 3J048 AA03 AB01 AC01 EA13 EA38 3J066 AA01 BA01 BB01 BB04
Claims (3)
- 【請求項１】 引張りと圧縮の交番軸力を受ける長尺部
材であって、その中間部に中間材を配し、その中間材の
両端にそれぞれ他端が他部材に連結された履歴型ダンパ
ー部材を接合して成ることを特徴とする履歴型ダンパー
を備えた構造部材。 - 【請求項２】 上記履歴型ダンパー部材が、一端が中間
部材と、他端が他部材に連結するための端継手板とにそ
れぞれ接合された芯材、及びこの芯材と緩く嵌合・外接
するよう中間部材に固定された補剛鋼管とで構成された
ことを特徴とする請求項１に記載の履歴型ダンパーを備
えた構造部材。 - 【請求項３】 上記芯材が、複数の棒材より成り、この
棒材同士がスペーサを介して補剛鋼管とそれぞれ所定の
隙間を保持して配列されていることを特徴とする請求項
２に記載の履歴型ダンパーを備えた構造部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10250568A JP2000081085A (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 履歴型ダンパーを備えた構造部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10250568A JP2000081085A (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 履歴型ダンパーを備えた構造部材 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007029279A Division JP3997289B2 (ja) | 2007-02-08 | 2007-02-08 | 履歴型ダンパーを備えた構造部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000081085A true JP2000081085A (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=17209835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10250568A Withdrawn JP2000081085A (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 履歴型ダンパーを備えた構造部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000081085A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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