JP2002089077A - ばねが直列接合された粘弾性ブレース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置環境下の温度変化によっても、一定の振
動減衰効果を期待でき粘弾性ブレース自身も作用軸力が
軽減される粘弾性ブレースを提供する。 【解決手段】 柱、梁で構成される建築構造物の粘弾性
ブレース２であって、当該ブレース材２は、粘弾性材料
３と第１、第２の鋼部材６、７が交互に積層された振動
エネルギー吸収体４と金属製コイルばね５とが直列に接
合されてなり、前記弾性ばねの剛性が、略２０℃の下で
前記振動エネルギー吸収体の剛性の０．５倍から４倍の
範囲に設定されてい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、建築物その他の構
造物において、地震力や風などの外力に対して減衰効果
を与える粘弾性ブレースに関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来の技術としては、ブレースの端部
に、鋼板と粘弾性体を積層状に固着させた制振装置、
鋼製外側筋かい材の内周面と鋼製内側筋かい材の外周面
との間に粘弾性材層を介在させた建造物の振動抑制装
置、鋼製外側筋かい材である管体内にセメント系硬化
材を設け、このセメント系硬化材の内周面と鋼製内側筋
かい材の外周面との間に粘弾性材層を介在させて固着さ
せた建造物の振動抑制装置（特許第２５８３８０１号）
がある。

【０００３】さらに、建物の柱及び梁に用いられた粘
弾性ダンパーとして、一方の筋違いに固定された外筒と
他方の筋違いに固定された内筒とが嵌合しており、この
内筒と外筒の間にエラストマーを介在させ接着した構成
のものもある（特開平９−１３３１６９号）。

【０００４】さらに、建物における上階の梁と下階床
から突設されたそれぞれのガセットプレートに内管と外
管のそれぞれの端部に設けたブラケットが接合され、前
記内管と外管が羽根状のプレートを介して粘弾性体を挟
み接着して制震装置が構成されたものがある（特開平１
−１８７２７１号）。

【０００５】前述の〜の従来技術では、構造上の問
題から粘弾性材料の断面積が比較的小さく抑えられ、ブ
レースのエネルギー吸収能力を上げることが困難であっ
た。

【０００６】前記〜の従来技術の欠点を改良し、粘
弾性材料の断面積を増大させることでエネルギー吸収能
力を上げたものとして、本発明者の先願に係る特開平１
１−２８０２９４に開示の粘弾性ブレースが知られてい
る。

【０００７】この先願発明に係る粘弾性ブレースは、形
鋼部材を使用して、粘弾性材料を積層状に配設してブレ
ースを構成したもので、図１３〜図１８によって簡単に
説明する。

【０００８】図１３（イ）、（ロ）及び（ハ）には、前
記先願発明に係る粘弾性ブレース４２を、例えば高層建
物の骨組４１のブレースに適用した例が示されている。

【０００９】前記粘弾性ブレース４２は、図１４
（イ）、（ロ）に示す第１従来例では、Ｈ形断面をした
第１心材４３の側面に、前記第１心材４３を包囲して対
向配置した第１粘弾性体シート４９及び第１溝形鋼４６
を交互に積層粘着し、前記第１溝形鋼４６の端部をＨ形
断面をした第２心材４４に第１溝形鋼固定材５３を介在
させて固着し、前記第１心材４３と前記第２心材４４に
は、建築物の骨組み１に固定するための第１心材連結用
穴５５と第２心材連結用穴５６をあけ、対向配置した前
記第１溝形鋼４６の側面上に蓋５７を固着し、前記第１
心材４３と前記第２心材４４は伸縮用間隙７０を介在さ
せて前記第１粘弾性体シート４９及び、前記第１溝形鋼
４６により連結したものである。

【００１０】また、前記第１心材４３及び、前記第２心
材４４の断面形状は、図１４（ハ）、（ニ）に示すよう
に角形鋼管、円形鋼管としてもよく、円形鋼管の場合に
は前記第１溝形鋼４６に代わり第１半円形鋼板６７を用
いている。

【００１１】前記伸縮用間隙７０は、前記第１心材４３
と前記第２心材４４の間に介在させることで、前記粘弾
性ブレース４２に入力された振動エネルギーに対して前
記第１心材４３、前記第２心材４４及び前記第１溝形鋼
４６には変形を生じさせず、前記第１粘弾性体シート４
９にのみせん断変形を生じさせることができる。

【００１２】第２従来例に係る粘弾性ブレース４２は、
図１５（イ）、（ロ）に示すようにＨ形断面をした第１
心材４３の側面に、前記第１心材４３を包囲して対向配
置した第１粘弾性体シート４９、第１溝形鋼４６、第２
粘弾性体シート５０、第２溝形鋼４７、第３粘弾性体シ
ート５１及び第３溝形鋼４８を交互に積層粘着し、前記
第１溝形鋼４６の端部を第１溝形鋼固定材５３を介在さ
せ、さらに、前記第３溝形鋼４８の端部を第３溝形鋼固
定材５４を介在させてＨ形断面をした前記第２心材４４
に固着し、前記第２溝形鋼４７の端部を第２溝形鋼固定
材５２を介在させてＨ形断面をした前記第１心材４３に
固着し、前記第１心材４３と前記第２心材４４は前記第
１粘弾性体シート４９、前記第１溝形鋼４６、前記第２
粘弾性体シート５０、前記第２溝形鋼４７、前記第３粘
弾性体シート５１及び前記第３溝形鋼４８により連結
し、対向配置した前記第３溝形鋼４８の側面に蓋５７を
固着している。

【００１３】図１４の粘弾性ブレース４２では、第１粘
弾性体シート４９と第１溝形鋼４６の組が１層構造であ
るのに対して、図１５の粘弾性ブレース２は、前記第１
粘弾性体シート４９と前記第１溝形鋼４６、前記第２粘
弾性体シート５０と前記第２溝形鋼４７及び前記第３粘
弾性体シート５１と前記第３溝形鋼４８の組の３層構造
としている。こうした構造は勿論３層だけでなく、粘弾
性体シートと溝形鋼を組み合わせてさらに層を増やして
設けるようにしてもよいとしている。

【００１４】また、前記第１心材４３及び前記第２心材
４４の断面形状は、図１５（ハ）、（ニ）に示すように
角形鋼管、円形鋼管としてもよく、円形鋼管の場合には
前記第１溝形鋼４６、前記第２溝形鋼４７及び前記第３
溝形鋼４８に代わり第１半円形鋼板６７、第２半円形鋼
板６８及び第３半円形鋼板６９を用いる。

【００１５】第３従来例に係る粘弾性ブレース２は、図
１６（イ）、（ロ）、図１７（イ）に示すように、Ｈ形
断面をした第１心材４３のウェブ側面に、前記第１心材
４３のウェブを挟んで対向配置した第１内部粘弾性体シ
ート６１１、第１内部溝形鋼５９、第２内部粘弾性体シ
ート６２、第２内部溝形鋼６０を交互に積層粘着し、前
記第１内部溝形鋼５９の端部をＨ形断面をした第２心材
４４に第１内部溝形鋼固定材６３を介在させて固着し、
かつ、前記第２内部溝形鋼６０の端部をＨ形断面をした
前記第１心材４３に第２内部溝形鋼固定材６４を介在さ
せて固着し、前記第１心材４３と前記第２心材４４は第
１粘弾性体シート４９、第１溝形鋼４６、第２粘弾性体
シート５０、第２溝形鋼４７、第３粘弾性体シート５１
及び第３溝形鋼４８さらに前記第１内部粘弾性体シート
６１、前記第１内部溝形鋼５９、前記第２内部粘弾性体
シート６２及び前記第２内部溝形鋼６０により連結して
いる。なお、第１内部溝形鋼５９および、第２内部溝形
鋼６０は、円弧状鋼板のことがある。

【００１６】図１６、図１７（イ）に示す第３従来例に
係る粘弾性ブレース４２は、第２従来例に係る粘弾性ブ
レース４２の前記第１心材４３のウェブ両側面に粘弾性
体シートと溝形鋼の積層構造を付加したものである。

【００１７】なお、図１７（イ）の変形例として図１７
（ロ）に示すように、対向配置した一組または複数組の
溝形鋼または半円形鋼板と粘弾性体シートの組のうち、
少なくとも一組は片側のみ配置される粘弾性ブレース４
２の構造とすることがある。

【００１８】こうした積層構造は勿論、粘弾性体シート
と溝形鋼を組み合わせてさらに層を増やして設けるよう
にしてもよい。前記第１心材４３のウェブ側面に積層粘
着させた粘弾性体シートが４層分付加されており、この
付加した４層の粘弾性体シートのせん断断面積に応じて
振動エネルギー吸収能力が増加する。

【００１９】図１７の変形として図１８に示した粘弾性
ブレース４２は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、Ｈ形組み立て材、ま
たはＩ形組み立て材からなる第１心材４３及び第２心材
４４は伸縮用間隙を介して直列に配列され、前記第１心
材４３のウェブ側面には、対向配置した一組の溝形鋼５
９，６０と粘弾性体シート６１，６２をそれぞれ単層で
積層粘着し、前記溝形鋼５９の端部を前記第２心材４４
に固着し、前記第１心材４３と前記第２心材４４は前記
溝形鋼と前記粘弾性シートを介して粘弾性的に連結した
粘弾性ブレース４２の構成としている。また、この粘弾
性ブレース２の溝形鋼と粘弾性体シートの単層の構成に
代えて、ウェブ側面に対向配置した溝形鋼と粘弾性シー
トは複数組からなり、それぞれ交互に積層粘着され、前
記溝形鋼の端部は交互に前記第２心材４４または前記第
１心材４３端部近傍に固着されている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】図１４〜図１８に示す
粘弾性ブレースは、既述〜における粘弾性ブレース
に比べ、エネルギー吸収能力が著しく向上するという利
点がある。

【００２１】ところで、本発明者は、さらに研究した結
果、図１４〜図１８に示す粘弾性ブレースに限らず、従
来一般の粘弾性材料を用いた粘弾性ブレースには、次の
ような共通の課題があることを見出した。すなわち、粘
弾性ブレースは、季節による温度変化、温暖地と寒冷地
などの使用地域による温度変化、使用環境の違いによる
温度変化など、各種条件により温度変化が生じる環境下
で使用されるが、前記粘弾性ブレースでは、使用される
粘弾性材料の温度依存性により、図１９に示すように温
度変化に伴い減衰性能に変化が生じることである。

【００２２】更に説明すると、粘弾性ブレースでは、当
該粘弾性材料の温度依存性により、高温の場合には当該
粘弾性材料が軟化し、剛性が低くなってエネルギー吸収
性能が低下し、大きな軸力を負担できず減衰性能が低下
する。反対に、低温の場合には粘弾性材料が硬くなり、
剛性が高くなりエネルギー吸収性能も大きくなって、減
衰能力が向上する。しかし、この場合には粘弾性ブレー
スの軸剛性が高くなり、予測以上の過大な軸力が作用
し、変形が生じた場合にはブレースの破壊を招く恐れが
ある。また温度１０℃の場合の点線で示すように、粘弾
性ブレースの軸変形の増加につれて粘弾性ブレースの軸
力もこれに比例して増加するようになる特性がある。

【００２３】本発明者は、更に研究した結果、粘弾性ブ
レースにその軸剛性の変化を緩和（打消す）する金属ば
ねを直列に結合することで、前述の課題が解決できると
の知見を得た。

【００２４】そこで、この種従来の関連技術につき更に
調査したところ、わずかに参考例として、特許第２９８
７３３１号（特開平１０−３７５１５）が見つかった。
ここに開示の粘弾性ダンパーを用いたブレース構造は、
粘弾性ダンパーの端部に先行降伏部材として摩擦接合部
材を連結させたものであり、摩擦接合部材に一定荷重以
上の軸力が作用すると初めて機能し、滑りを生じて過大
な応力を吸収するようにしている。

【００２５】しかし、この従来技術では、先行降伏部材
として使われる摩擦接合部材の摩擦力は、ボルトの締付
け力に依存して敏感に変動し、また時間が経過するにつ
れ摩擦面の性状が変化し、温度の変化等に拘わらず、常
に安定した動作を期待することができない。つまり、本
発明で解決しようとする、温度の変化等に拘わらず、常
に安定して動作する粘弾性ブレースを実現できないこと
が分かった。

【００２６】本発明は、前記従来の欠点に鑑みてなされ
たもので、振動減衰機能を有するが温度依存性という問
題がある粘弾性材料と、振動減衰機能を有しないが、振
動緩和機能を有し、かつ温度依存性の問題を殆ど有しな
いばね剛性が明確に規定された金属ばねを直列に組合わ
せるという簡潔な構造により、温度の変化等に拘わら
ず、常に安定して動作する粘弾性ブレースを提供するこ
とを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明に係る粘弾性ブレースは、下記のように構成
する。

【００２８】第１の発明は、柱、梁で構成される建築構
造物のブレース材であって、当該ブレース材は、粘弾性
材料と鋼部材が交互に積層された振動エネルギー吸収体
と弾性ばねとが直列に接合されてなり、前記弾性ばねの
剛性が、略２０℃の下で前記振動エネルギー吸収体の剛
性の０．５倍から４倍の範囲に設定されていることを特
徴とする。

【００２９】第２の発明は、第１の発明において、前記
弾性ばねは、金属製のコイルばね又は皿ばね、あるいは
単純支持された梁製ばねである構成を特徴とする。

【００３０】請求項３の発明は、第１〜第２の何れかの
発明において、前記振動エネルギー吸収体は、各種の形
鋼、角形鋼管又は円形鋼管からなる第１鋼部材及び第２
鋼部材が伸縮間隙を介して直列配置され、前記第１鋼部
材の側面に、当該第１鋼部材を包囲して対向配置した溝
形鋼又は半円形鋼板と粘弾性材料を交互に積層固着し、
前記溝形鋼又は半円形鋼板の端部は交互に前記第２鋼部
材と第１鋼部材に固着されている構成を特徴とする。

【００３１】なお、本発明でいう形鋼とは、通常のＨ形
鋼、Ｉ形鋼、Ｃ（溝）形鋼等の形鋼の他、組み立てＨ形
鋼、組み立てＩ形鋼や組み立て溝形鋼をも含むものであ
る。

【００３２】

【作用】本発明では、振動減衰機能を有するが、温度の
影響を受けやすい粘弾性材料を主要素とする振動エネル
ギー吸収体と、振動減衰機能を有しないが、振動緩和機
能を有し、かつ温度依存性の問題を殆ど有しないばね剛
性が明確に規定された金属ばねとを直列に接合し、両部
材の共同作用で振動減衰を行わせる。

【００３３】すなわち、粘弾性ブレースに振動が作用し
たとき、金属ばねの弾性限界内で、当該金属ばねが振動
緩衝作用を行い、金属ばねの弾性限界内および、弾性限
界を超えたときに、振動が緩和されながら粘弾性部材に
伝達される。

【００３４】このように、地震等の振動が、金属ばねで
緩衝されながら振動エネルギー吸収体の粘弾性材料に伝
達されるように構成したことで、粘弾性ブレースの設置
された環境温度が変化し、粘弾性材料の減衰機能が変化
したときも、結果として、粘弾性材料の温度依存性を緩
和でき、粘弾性材料が高温により軟化したときも、低温
により硬化したときのいずれも、金属ばねで振動が緩和
されながら粘弾性材料に伝達されるので、温度変化によ
る粘弾性材料の軟化、硬化による振動減衰機能の変化の
影響が現れる度合を少なくできる。とくに、低温度下で
粘弾性材料が硬化し、軸力が増大して、振動作用により
粘弾性材料が破断されるおそれがあるような場合に、そ
の有効性が発揮される。

【００３５】このように、本発明によると、粘弾性ブレ
ースの設置された環境温度が変化しても、一定の振動減
衰効果を期待できるようになり、もって、当該粘弾性ブ
レースを建物に適用した構造体の振動特性を安定させる
ことができ、一方で、粘弾性ブレース自身も作用軸力が
軽減されることで、コスト的に経済的な粘弾性ブレース
を実現できる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態〜第
７実施形態を、図１〜図１２を参照して説明する。

【００３７】各実施形態に共通する点は、何れの粘弾性
ブレースも、粘弾性材料を主要素としているために温度
の影響を受けやすい振動エネルギー吸収体と、温度の影
響を受けにくいばね剛性が明確に規定された金属ばねと
を直列に接合して構成している点である。また、各実施
形態で相違する点は、振動エネルギー吸収体および金属
ばねの構成をそれぞれ異にしている点である。

【００３８】（第１実施形態）図１は本発明の第１実施
形態を示す。図１に示すように、粘弾性ブレース２は、
粘弾性材料３を主要素とする振動エネルギー吸収体４
と、当該振動エネルギー吸収体４に直列に接合された高
温での影響を受けにくい金属製コイルばね５とから構成
されている。振動エネルギー吸収体４は前述の粘弾性材
料３を第１鋼部材６の両側に配置し、この粘弾性材料３
を２枚の第２鋼部材７で挟んで構成される。前記第２鋼
部材７と金属製コイルばね５の一端が連結され、金属製
コイルばね５の他端は固定部材８を介して、一方の柱梁
にボルト等によりピン結合され、また、第１鋼部材６
は、他方の柱梁にボルト等によりピン結合される。

【００３９】前記金属製コイルばね５の剛性は、詳細は
後述するが、気温２０℃の下で振動エネルギー吸収体４
の約０．５倍〜４．０に設定する。第１実施形態の粘弾
性ブレース２の第１鋼部材６と固定部材８には、それぞ
れボルト孔１２が開設されていて、このボルト孔１２を
介して、第１鋼部材６と固定部材８は、図８に示すよう
に建物１３の柱１０と上下階の梁１の接合部に配設され
たガセットプレート１４にボルト結合される。

【００４０】第１実施形態において、建物１３に地震力
が作用し、それに伴って粘弾性ブレース２を伸長または
収縮させる力が作用したとき、当該粘弾性ブレース２の
粘弾性材料３と金属製コイルばね５のそれぞれが伸長ま
たは収縮することで、その共同作用により、振動エネル
ギーを吸収し減衰作用を奏する。

【００４１】粘弾性ブレース２が伸長・収縮することで
振動エネルギーを吸収し、減衰作用を奏すとき、金属製
コイルばね５が、常時緩衝機能している。金属製コイル
ばね５の剛性を振動エネルギー吸収体４の剛性よりも大
きく設定してもよく、あるいは小さく設定してもよく、
あるいはまた同様な剛性に設定するようにしてもよい。
何れに設定するかは、使用する場所、条件により適宜選
択して構わない。

【００４２】本発明において最も重要なことは、前述の
とおり、常時緩衝機能し、かつ温度変化の影響を受けに
くい金属製コイルばね５と、温度変化の影響を受けやす
い振動エネルギー吸収体４を直列接合することで、両部
材が共同して減衰機能を奏すように構成していることで
ある。そして、このように構成した粘弾性ブレース２
が、建物１３の規模に応じて、全体としてこの建物１３
の制振に必要な大きさの振動エネルギーを吸収できる容
量に設定されていればよい。

【００４３】図２は、本発明の第２実施形態を示す。こ
の第２実施形態が第１実施形態と相違する点は、振動エ
ネルギー吸収体４と金属製コイルばね５との結合構造で
ある。第１実施形態では２枚平行に配置の第２鋼部材７
の各端部に２つの金属製コイルばね５がそれぞれ結合さ
れている。これに対し、第２実施形態では、２枚平行に
配置の第２鋼部材７の間にスペーサ１５を介して連結鋼
部材１６が配置され、この連結鋼部材１６に１つの金属
製コイルばね５が連結され、この金属製コイルばね５に
第１実施形態と若干形状が異なる固定部材８が結合され
ている点である。他の構造は第１実施形態と同じであ
る。

【００４４】図３は、本発明の第３実施形態を示す。こ
の第３実施形態では、連結鋼部材１７で端部が結合され
た３枚の第１鋼部材６が所定の間隙を介して平行に配置
されており、第１鋼部材６の各間隙に、連結鋼部材１８
で端部が結合され、所定の間隙を介して平行に配置され
た２枚の第２鋼部材７が挿入され、櫛歯状に互いに噛合
った各第１鋼部材６と第２鋼部材７間の複数の間隙に、
それぞれ粘弾性材料３を介在させた点である。他の構成
は第１、第２実施形態と同じである。

【００４５】第３実施形態によると、一つの粘弾性ブレ
ース２において、４層の粘弾性材料３が配置されている
分、粘弾性材料３が２層の粘弾性ブレース２に比べて振
動エネルギー吸収機能が向上している。

【００４６】図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第４実施
形態を示す。この第４実施形態では、第１鋼部材６ａが
Ｈ形鋼で構成されており、第２鋼部材７ａは、前記Ｈ形
鋼を間隙を介して取囲むように２つの溝形鋼１９を向い
合わせて配置し、かつ両溝形鋼１９の間を蓋板２０で連
結して構成され、そして、Ｈ形鋼の両フランジと両溝形
鋼のウェブの間に粘弾性材料３が介在されている。

【００４７】また、第２鋼部材７ａの他端部には、スペ
ーサ１５を介してＨ形鋼からなる連結鋼部材１６ａが配
設されて振動エネルギー吸収体４が構成されており、こ
の連結鋼部材１６ａとＨ形鋼からなる固定部材８ａの間
が金属製コイルばね５で連結されて粘弾性ブレース２が
構成されている。

【００４８】第４実施形態では、第２鋼部材７ａが両溝
形鋼１９と蓋板２０で閉断面に構成されており、その内
部において、第１鋼部材６ａと第２鋼部材７ａの間に粘
弾性材料３介在されているので、粘弾性材料３を破断す
るまで変形させるような大きな振動が作用したときも、
粘弾性材料３は閉断面の内部で拘束され、前述の大きな
振動によっても破断するまで変形することがない。

【００４９】図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５実施
形態を示す。この第５実施形態では、２つの溝形鋼１９
を向い合わせて配置した第２鋼部材７ａの端部に、フラ
ットな鋼板からなる連結鋼部材１６が配置されていて、
この連結鋼部材１６とＨ形鋼からなる固定部材８ａの間
が金属製コイルばね５で連結されて粘弾性ブレース２が
構成されている点が第４実施形態と相違し、他の構成は
第４実施形態と同じである。

【００５０】図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第６実施
形態を示す。この第６実施形態では、振動エネルギー吸
収体４の構成と、金属製コイルばね５の構成が第１〜第
５実施形態と相違している。

【００５１】第６実施形態の粘弾性ブレース２は、図６
（ａ）〜（ｅ）に示すように、閉断面に構成された複数
層の鋼部材と各層間に介在される複数の粘弾性材料から
構成される。同図において、最内側には角形鋼管からな
る第２内側鋼部材７ｃが設けられ、最外側には、第２内
側鋼部材７ｃの外方を取囲むようにして、かつ端部を対
向させた一対の溝形鋼２１を配置し、両溝形鋼２１の間
を蓋板２２で結合することで閉断面に構成された第２外
側鋼部材７ｄが設けられている。第２内側鋼部材７ｃの
端部と第２外側鋼部材７ｄの中間部の間は、第２内側鋼
部材７ｃとこれに当接された一対の連結鋼部材１６ｃを
複数のボルト２３で結合し、かつ各連結鋼部材１６ｃと
第２外側鋼部材７ｄの間を溶接することで結合されてい
る。

【００５２】また、第２の内外側の鋼部材７ｃ、７ｄの
間には、両鋼部材７ｃ、７ｄとの間に間隙を有して、か
つ端部を対向させて溝形鋼２１ｃを配置し、その端部を
連結鋼部材１６ｂで結合してなる第１鋼部材６ｂが設け
られている。そして、第１鋼部材６ｂの溝形鋼２１ｃと
第２の内外側の鋼部材７ｃ、７ｄとの間に形成される複
数層の間隙に粘弾性材料３が介在されている。連結鋼部
材１６ｂにはボルト孔２４を有する固着板２５が設けら
れている。この振動エネルギー吸収体４の作用効果は、
図４に示した第４実施形態の振動エネルギー吸収体４と
同じである。

【００５３】第６実施形態においては、金属ばねが第１
〜第５実施形態のものと異なり、第１皿ばね２６ａと第
２皿ばね２６ｂで構成されている。更に説明すると、第
２最外側鋼部材７ｃの両溝形鋼２１の端部の内側には係
止仕切り板２７が固着されていて、この係止仕切り板２
７に開設された複数のガイド孔２８に長尺の軸棒（螺
杆）２９が挿通されている。軸棒２９の一端は固定部材
８のフラット部３０に開設されたボルト孔３１に挿通さ
れ、その先端のネジ部に係止ナット３２が締結されてい
る。軸棒２９の他端は、第２最外側鋼部材７ｃの内側に
可動的に位置する可動係止板３３に開設されたボルト孔
３１に挿通され、その先端のネジ部に係止ナット３２が
締結されている。

【００５４】第１皿ばね２６ａは、係止仕切り板２７と
可動係止板３３の間に配置され、鋼製板片からなる複数
の皿ばね部材を１枚づつあるいは複数枚づつ反転して交
互に積層し、各皿ばね部材に開設されたボルト孔に軸棒
２９を挿通して構成される。第２皿ばね２６ｂは、係止
仕切り板２７と固定部材８のフラット部３０の間に配置
され、鋼製板片からなる複数の皿ばね部材を積層し、各
皿ばね部材に開設されたボルト孔に軸棒２９を挿通して
構成される。また軸棒２９間において、複数（図示の場
合は３つ）のストッパボルト１１が平行に配置されて、
その各中間部が係止仕切り板２７の透孔に挿通され、前
記各ストッパボルト１１の先端側が前記フラット部３０
または可動係止板３３の透孔に挿通されて、前記各スト
ッパボルト１１に螺合すると共に、前記フラット部３０
または可動係止板３３に係合するナット１１ａにより、
可動係止板３３または前記フラット部３０が、係止仕切
り板２７から所要以上離れるのを防止している。

【００５５】第６実施形態の粘弾性ブレース２に、地震
等により引張力が作用したとき、振動エネルギー吸収体
４の粘弾性材料３が一方に変形し、かつ係止仕切り板２
７と可動係止板３３の間が狭まり、第１皿ばね２６ａが
圧縮変形することで制振作用が奏される。反対に、粘弾
性ブレース２に圧縮力が作用したとき、振動エネルギー
吸収体４の粘弾性材料３は他方に変形し、かつ係止仕切
り板２７と固定部材８のフラット部３０の間が狭まり、
第２皿ばね２６ｂが圧縮変形することで制振作用が奏さ
れる。

【００５６】前述のように、第６実施形態の粘弾性ブレ
ース２では、地震等により作用する引張力・圧縮力に対
し、振動エネルギー吸収体４と共同して、第１皿ばね２
６ａと第２皿ばね２６ｂが交互に圧縮変形することで制
振作用が奏される。

【００５７】図７（ａ）〜（ｂ）は、本発明の第７実施
形態を示す。この第７実施形態では、振動エネルギー吸
収体４の構成は第６実施形態のものと同じであるが、金
属ばねの構成が第６実施形態と相違していて、当該金属
ばねを梁部材で構成している。

【００５８】第７実施形態の粘弾性ブレース２では、図
７に示すように、金属ばねは、所定長の第１、第２の２
本の梁製ばね３６ａ、３６ｂを、振動エネルギー吸収体
４の軸線と直角配置で、かつ可撓間隙３５を空けて平行
に配設して構成される。さらに説明すると、２本の梁製
ばね３６ａ、３６ｂは、Ｈ形鋼を所定長に切断して構成
されており、その両端部のフランジを当該梁製ばね３６
ａ、３６ｂを連結する連結軸３７が貫通しており、連結
軸３７先端のネジ部にナット３８を締結している。さら
に２つの梁製ばね３６ａ、３６ｂの間には、半円弧状面
または半球面が互いに接触するようにして半球状支点部
材３９が配置されていて、連結軸３７がこの半円柱状ま
たは半球状支点部材３９間においてフランジを貫いて設
けられている。

【００５９】第１の梁製ばね３６ａの一方のフランジの
中間部に連結プレート４０が固定してあり、この連結プ
レート４０が粘弾性ブレース２における第２最外側鋼部
材７ｃの両溝形鋼２１の端部の内側に固着された連結鋼
部材１６ｄに溶接で接合されている。また、第２の梁製
ばね３６ｂの一方のフランジの中間部に固定部材８ｂが
固着されている。

【００６０】第７実施形態の粘弾性ブレース２に、地震
等により引張力が作用したとき、振動エネルギー吸収体
４の粘弾性材料３が一方に変形し、かつ第１、第２の梁
製ばね３６ａ、３６ｂは、両端の半球状支点部材３９が
支点となって、２点鎖線（イ）で示すように中間部が円
弧状に膨らむように湾曲して撓むことでばね作用を発揮
し、制振作用が奏される。

【００６１】粘弾性ブレース２に圧縮力が作用したとき
は、振動エネルギー吸収体４の粘弾性材料３が他方に変
形し、かつ振動エネルギー吸収体４の粘弾性材料３一方
に変形し、かつ第１、第２の梁製ばね３６ａ、３６ｂ
は、両端の半球状支点部材３９が支点となって、２点鎖
線（ロ）で示すように中間部が互いに近接するよう円弧
状に湾曲して撓むことでばね作用を発揮し、制振作用が
奏される。

【００６２】（実施形態の作用）本発明の実施形態によ
ると、例えば振動数ｆ＝０．５Ｈｚの地震等の外力が作
用した場合、図９に示すように、振動エネルギー吸収体
４の軸剛性をＫｄ、直列に接合された金属ばね５の軸剛
性をＫｃとすると、Ｋｃ／Ｋｄが２０℃で０．５から４
となる粘弾性ブレース２の最大軸力を図１０に示す。ま
た、粘弾性ブレース２（振動エネルギー吸収体４＋金属
ばね５）の剛性を図１１に、さらに、粘弾性ブレース２
（振動エネルギー吸収体＋金属ばね）の減衰係数を図１
２に示す。

【００６３】図１０から、粘弾性ブレースの軸力は、金
属ばねの軸剛性が極めて大きい場合（Ｋｃ＝Ｒｉｇｉ
ｄ、金属ばねが接合されず直接構造体に接合された場合
に相当する）には、温度が低くなるにしたがって急激に
増大することが分かる。この急増する軸力により粘弾性
ブレースが破壊される恐れがある。図９において、軸剛
性（Ｋｃ）が１４５ＫＮ／ｍｍ（Ｋｃ／Ｋｄ＝３．７
３）、１０８ＫＮ／ｍｍ（Ｋｃ／Ｋｄ＝２．７２）、７
３ＫＮ／ｍｍ（Ｋｃ／Ｋｄ＝１．７６）、３６ＫＮ／ｍ
ｍ（Ｋｃ／Ｋｄ＝０．８）である。すなわち、Ｋｃ／Ｋ
ｄが０．５〜４となるような金属ばねを振動エネルギー
吸収体に直列に接合することにより、低温度、例えば、
１０℃において急激な軸力の増大を抑制することができ
る。また、温度が高くなると直列に接合される金属ばね
の影響は低温度に比べ小さくなり、結果として粘弾性の
温度依存性を緩和させる作用、効果がある。

【００６４】図１１及び図１２において、粘弾性ブレー
ス２（振動エネルギー吸収体４＋金属ばね５）の軸剛性
や減衰係数についても軸力の場合と同様に、金属ばね５
を直列に接合することにより，低温度で過大になること
を防止することができる。また高温度での金属ばねの影
響は小さくなり、温度依存性が緩和される。

【００６５】以上の粘弾性ブレース２の温度依存性が緩
和されることにより、前記粘弾性ブレースを建物に適用
した構造体の振動特性を安定させることができ、一定の
振動減衰効果を期待できるようになり、一方で、粘弾性
ブレース自身も作用軸力が軽減されることでコスト的に
経済的な粘弾性ブレースを実現できる。

【００６６】なお、本発明において重要なことは、温度
変化の影響を受けやすい粘弾性材料を主要素とする振動
エネルギー吸収体４に、温度変化の影響を受けにくいば
ね剛性が明確に規定された金属ばね５を直列に組合わせ
る点であり、振動エネルギー吸収体４の構成は、図１〜
図８に示した例に限らず、図１６〜図１８に示す振動エ
ネルギー吸収体に、図１〜図８に示す金属ばね５を直列
に組合わせて粘弾性ブレース２を構成してもよいことは
いうまでもない。なお、前記各実施形態において、各金
属ばね５は、初期張力または初期圧縮を付与しない状態
で配置するのが好ましい。

【００６７】

【発明の効果】本発明では、振動減衰機能を有するが、
温度の影響を受けやすい粘弾性材料を主要素とする振動
エネルギー吸収体と、振動減衰機能を有しないが、振動
緩和機能を有し、かつ温度依存性の問題を殆ど有しない
ばね剛性が明確に規定された金属ばね等の弾性ばねとを
直列に接合し、温度にかかわらず常時緩衝するように作
用する金属ばね等の弾性ばねが介在されて、両部材の共
同作用で振動減衰を行わせるから、環境温度の変化によ
り減衰機能が変化した条件下で粘弾性ブレースに振動が
作用したときも、その振動を温度依存性のない金属ばね
を介して緩和して粘弾性材料に作用させることができる
ので、結果として、粘弾性材料の温度依存性を緩和で
き、とくに、低温度下で粘弾性材料が硬化し、軸力が増
大していて、振動作用により粘弾性材料が破断されるお
それがあるような場合にも、円滑な振動減衰機能を発揮
できる。

【００６８】このように、本発明によると、粘弾性ブレ
ースの設置された環境温度が変化しても、一定の振動減
衰効果を期待できるようになり、もって、当該粘弾性ブ
レースを建物に適用した構造体の振動特性を安定させる
ことができ、一方で、粘弾性ブレース自身も作用軸力が
軽減されることで、コスト的に経済的な粘弾性ブレース
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態として、振動エネルギー
吸収体と金属ばねが直列接合された粘弾性ブレースを示
すものであって、（ａ）は側面図、（ｂ）はその正面図
である。

【図２】本発明の第２実施形態の粘弾性ブレースを示す
ものであって、（ａ）は側面図、（ｂ）はその正面図で
ある。

【図３】本発明の第３実施形態の粘弾性ブレースを示す
ものであって、（ａ）は側面図、（ｂ）はその正面図で
ある。

【図４】本発明の第４実施形態の粘弾性ブレースを示す
ものであって、（ａ）は側面図、（ｂ）はその側面図、
（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】本発明の第５実施形態の粘弾性ブレースを示す
ものであって、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）はその側面
図である。

【図６】本発明の第６実施形態の粘弾性ブレースを示す
ものであって、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）はその縦断
正面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断
面図、（ｅ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【図７】本発明の第７実施形態の粘弾性ブレースを示す
ものであって、（ａ）は側面図、（ｂ）はその縦断正面
図である。

【図８】本発明に係る粘弾性ブレースの使用例の一形態
を示す図である。

【図９】本発明における振動エネルギー吸収体の軸剛性
（Ｋｄ）と金属ばねの軸剛性（Ｋｃ）との割合と温度と
の関係を示す説明図である。

【図１０】本発明における粘弾性ブレースの最大軸力と
温度との関係を示す説明図である。

【図１１】本発明における粘弾性ブレースの等価軸剛性
と温度との関係を示す説明図である。

【図１２】本発明における粘弾性ブレースの等価減衰係
数と温度との関係を示す説明図である。

【図１３】従来の粘弾性ブレースの適用例を示す図で、
（イ）は一つの例、（ロ）は別の例、（ハ）はもう一つ
別の例である。

【図１４】従来の粘弾性ブレースの第１従来例を示す図
で、（イ）は縦断面図、（ロ）は同図（イ）のＤ−Ｄ断
面図（第１心材４３及び第２心材４４がＨ形鋼）の一
例、（ハ）は同じくＤ−Ｄ断面図（第１心材４３及び第
２心材４４が角形鋼管）の別の例、（ニ）は同じくＤ−
Ｄ断面図（第１心材４３及び第２心材４４が円形鋼管）
のもう一つ別の例である。

【図１５】従来の粘弾性ブレースの第２従来例を示す図
で、（イ）は縦断面図、（ロ）は同図（イ）のＥ−Ｅ断
面図（第１心材４３及び第２心材４４がＨ形鋼）の一
例、（ハ）は同じくＥ−Ｅ断面図（第１心材４３及び第
２心材４４が角形鋼管）の別の例、（ニ）は同じくＥ−
Ｅ断面図（第１心材４３及び第２心材４４が円形鋼管）
のもう一つ別の例である。

【図１６】従来の粘弾性ブレースの第３従来例を示す図
で、（イ）は縦断面図、（ロ）は同図（イ）のＦ−Ｆ断
面図（第１心材４３及び第２心材４４がＨ形鋼）の例で
ある。

【図１７】図（イ）は、図１６（イ）のＧ−Ｇ断面図、
図（ロ）は第３従来例の第１変形例の断面図である。

【図１８】従来の第３従来例の第２変形例の断面図であ
る。

【図１９】従来の粘弾性ブレースの温度依存性を示す説
明図である。

【符号の説明】

１梁 ２ 粘弾性ブレース ３ 粘弾性材料 ４ 振動エネルギー吸収体 ５ 金属製コイルばね ６ 第１鋼材 ７ 第２鋼材 ８ 固定部材 １０ 柱 １１ ストッパボルト １１ａ ナット １２ ボルト孔 １３ 建物 １４ ガッセットプレート １５ スペーサ １６ 連結鋼部材 １７ 連結部材 １８ 連結部材 １９ 溝形鋼 ２０ 蓋板 ２１ 溝形鋼 ２２ 蓋板 ２３ ボルト ２４ ボルト孔 ２５ 固着板 ２６ａ 第１皿ばね ２６ｂ 第２皿ばね ２７ 係止仕切り板 ２８ ガイド孔 ２９ 軸棒 ３０ フラット部 ３１ ボルト孔 ３２ 係止ナット ３３ 可動係止板 ３４ ボルト孔 ３５ 間隙 ３６ａ 第１梁製ばね ３６ｂ 第２梁製ばね ３７ 連結軸 ３８ ナット ３９ 半球上支点部材 ４０ 連結プレート ４１ 建築物の骨組 ４２ 粘弾性ブレース ４３ 第１心材 ４４ 第２心材 ４６ 第１溝形鋼 ４７ 第２溝形鋼 ４８ 第３溝形鋼 ４９ 第１粘弾性体シート ５０ 第２粘弾性体シート ５１ 第３粘弾性体シート ５２ 第２溝形鋼固定材 ５３ 第１溝形鋼固定材 ５４ 第３溝形鋼固定材 ５５ 第１心材連結用穴 ５６ 第２心材連結用穴 ５７ 蓋 ５９ 第１内部溝形鋼 ６０ 第２内部溝形鋼 ６３ 第１内部溝形鋼固定材 ６４ 第２内部溝形鋼固定材 ６７ 第１半円形鋼板 ６８ 第２半円形鋼板 ６９ 第３半円形鋼板 ７０ 伸縮用間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AA14 AA33 AB01 AB05 AB16 AC15 AC16 AG45 AG57 BE10 CA05 CA64 CA89 EA25 3J066 AA26 BB01 BB04 BC05 BD01 BD05 BD07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱、梁で構成される建築構造物のブレー
   ス材であって、当該ブレース材は、粘弾性材料と鋼部材
   が交互に積層された振動エネルギー吸収体と弾性ばねと
   が直列に接合されてなり、前記弾性ばねの剛性が、略２
   ０℃の下で前記振動エネルギー吸収体の剛性の０．５倍
   から４倍の範囲に設定されていることを特徴とする粘弾
   性ブレース。
2. 【請求項２】 前記弾性ばねは、金属製のコイルばね又
   は皿ばね、あるいは単純支持された梁製ばねである請求
   項１に記載の粘弾性ブレース
3. 【請求項３】 前記振動エネルギー吸収体は、各種の形
   鋼、角形鋼管又は円形鋼管からなる第１鋼部材及び第２
   鋼部材が伸縮間隙を介して直列配置され、前記第１鋼部
   材の側面に、当該第１鋼部材を包囲して対向配置した溝
   形鋼又は半円形鋼板と粘弾性材料を交互に積層固着し、
   前記溝形鋼又は半円形鋼板の端部は交互に前記第２鋼部
   材と第１鋼部材に固着されている請求項１〜２の何れか
   １項に記載の粘弾性ブレース。