JP2006322527A - ブレース型粘弾性ダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単且つ省スペースとなる構成で粘弾性体の厚みの保持が可能で、而も減衰性能に影響を及ぼすことがないブレース型粘弾性ダンパーを得る。
【解決手段】 外スリーブ９に内スリーブ１０を遊挿させ、両スリーブ９，１０の重合部間に粘弾性体１１，１１を接着したブレース型粘弾性ダンパー５において、外スリーブ９における粘弾性体１１の接着面に、内スリーブ１０と当接して粘弾性体１１の設計厚みを維持可能な突条１６，１６を、粘弾性体１１の剪断変形方向の左右両側位置で、両スリーブ９，１０の動作方向に沿って一体に形成した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、住宅等の建物の軸組フレーム内へ対角線状に架設され、地震等の外力による震動を減衰させるブレース型粘弾性ダンパーに関する。

住宅等の建物においては、例えば特許文献１に示すように、柱と横架材とから形成される軸組フレーム内に、制震部材となる複数の平行な鋼板プレート間に粘弾性体を接着してなるブレース型粘弾性ダンパーを対角線状に架設して、加振時の鋼板プレートの相反方向への動作に伴う粘弾性体の剪断変形により振動エネルギーの吸収を図る構造がよく知られている。特にここでは、鋼板プレート間の間隔を維持して粘弾性体の厚みを一定に保持するために、鋼板プレートの対向面間に間隔維持機構を介在させている。
また、このように制震部材間の間隔を維持するための構造としては、特許文献２に開示の如く、制震部材となる鋼板の表面に、縞目模様状の突起を形成する構造も知られている。

特開２００２−２１３５３１号公報 特開２０００−７３６０５号公報

特許文献１では、間隔維持機構として輪状金属部材等の別部材を用いる構造であるから、部品点数が多くなって取付に余分な手間がかかり、コストアップに繋がる。また、間隔維持機構が粘弾性体の変形方向の前後に配置される形態であるため、ダンパー内での間隔維持機構の占有面積が大きくなって粘弾性ダンパーが不要に大型化し、設計や設置対象に制約を受けることにもなる。特許文献２のように粘弾性体の接着面に突起を一体形成すればこのような問題は解決できるが、鋼板の略全面で、而も加振時の鋼板の動作方向と交差状に突起が設けられるため、動作時の接触抵抗が大きくなる上、粘弾性体が突起によって分断される状態となって、減衰性能が劣化する等の問題が生じてしまう。

そこで、本発明は、簡単且つ省スペースとなる構成で粘弾性体の厚みの保持が可能で、而も減衰性能に影響を及ぼすことがないブレース型粘弾性ダンパーを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、相反方向へ動作する第一の制震部材と第二の制震部材との何れか一方で粘弾性体の接着面に、他方の制震部材と当接して粘弾性体の設計厚みを維持可能なスペーサ部を、粘弾性体の剪断変形方向の左右両側位置で、制震部材の動作方向に沿って一体に形成したことを特徴とするものである。
なお、本発明における第一の制震部材、第二の制震部材とは、加振時に相反方向へ動作する制震部材を同じ動作方向ごとに特定したもので、夫々が複数の部材である場合も含む。

請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、スペーサ部による粘弾性体の損傷を防止するために、粘弾性体とスペーサ部とが非接触となるように配置したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の目的に加えて、制震部材の動作ガイド及び位置決め作用を好適に得るために、スペーサ部を、単一の突条又は所定間隔をおいて断続的に形成された複数の突条若しくは突起として、突条又は突起が当接する側の制震部材に、突条又は突起が嵌合する溝を、両制震部材の動作に伴う突条又は突起の移動距離全長に亘って一体に形成したものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２の目的に加えて、第一の制震部材が横断面矩形状の外スリーブ、第二の制震部材が外スリーブに遊挿される横断面矩形状の内スリーブで、両スリーブ間の互いに平行な一対の対向面間に粘弾性体が接着されるものにおいて、スペーサ部をより簡単に形成するために、スペーサ部を、外スリーブの角部に形成されて内スリーブの角部に夫々当接する面取部としたものである。

請求項１に記載の発明によれば、スペーサ部によって粘弾性体の厚みの保持が可能となるのは勿論、スペーサ部の一体形成によって構造が簡略化し、コストアップが少なくて済む。また、スペーサ部が粘弾性体の左右両側位置で制震部材の動作方向に沿って設けられることで、スペーサ部を省スペースで配設可能となって設計や設置対象に不要な制約を受けることがなくなる上、粘弾性体の形状を損なわず、動作時の接触抵抗も小さくなって制震部材や粘弾性体の円滑な動作が期待でき、減衰性能の劣化も生じない。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、スペーサ部に粘弾性体が巻き込まれたり剥離したりすることがなく、スペーサ部による粘弾性体の損傷を確実に防止できる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、突条又は突起と溝との嵌合によって両制震部材の動作時のガイド作用が得られて動作性がより良好となる。また、一方の制震部材に回転方向の力が加わって突条又は突起と溝とがずれようとしても、加振後に元の嵌合位置へ復帰させる位置決め作用が得られて信頼性も高まる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、より簡単な加工でスペーサ部が得られ、コスト面でより好ましい構造となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のブレース型粘弾性ダンパーを適用した軸組フレーム１の一例を示す正面図で、軽量鉄骨構造の住宅に用いられる。この軸組フレーム１は、左右一対の柱２，３と、柱２，３の上端間及び下端間に架設される一対の横架材４，４とを有し、フレーム面内の上下に、ブレース型粘弾性ダンパー（以下本形態では単に「粘弾性ダンパー」という。）５，５を上下軸対称となるように架設したいわゆるＫブレースと称される構造となっている。Ｂ，Ｂは、軸組フレーム１の上下端が夫々固定される梁である。各粘弾性ダンパー５の一端は、右側の柱３と横架材４との上下の仕口部にガセットプレート６を介して夫々ピン結合される一方、当該仕口部と反対側の両粘弾性ダンパー５，５の他端は、左側の柱２の中間部位に固着された連結板７に夫々ピン結合されている。８は、連結板７と右側の柱３の中間部位間に架設されて両者を連結する中桟である。

粘弾性ダンパー５は、図２，３にも示すように、第一の制震部材としての横断面矩形状の外スリーブ９と、その外スリーブ９より一回り小さい横断面矩形状で、外スリーブ９に一部が同軸で遊挿される第二の制震部材としての内スリーブ１０と、両スリーブ９，１０の重合部分で両スリーブ９，１０間に介在されて両スリーブ９，１０との対向面に接着される粘弾性体（網掛け状に示す）１１，１１とからなり、外スリーブ９の端部がジョイント１２を介して連結板７に、内スリーブ１０の端部がジョイント１３を介してガセットプレート６に夫々ピン結合される。

外スリーブ９は、コ字状に折曲形成した一対の金具１４，１４を向かい合わせにして、長手方向の全長に亘って延設されたフランジ１５，１５同士をボルト接合したもので、粘弾性体１１が接着される幅広側の両面（図３での上下面）で粘弾性体１１の左右両側には、内スリーブ１０側へ向けて突出するスペーサ部となる一対の突条１６，１６が、長手方向の全長に亘って夫々一体形成されている。この４つの突条１６が内スリーブ１０の外面に当接して、外スリーブ９と内スリーブ１０との間に、粘弾性体１１の設計厚みと等しい所定の間隔Ｓを確保している。なお、粘弾性体１１は、突条１６とは非接触となるように所定の距離をおいて両スリーブ９，１０間に接着されている。

以上の如く構成された軸組フレーム１において、地震による加振時には、水平方向の外力が逆方向へ交互に加わることで、軸組フレーム１が左右へ変形しようとする。この変形によって左右の柱２，３と上下の粘弾性ダンパー５，５とには、軸方向への引張力と圧縮力とが交互に加わるため、各粘弾性ダンパー５では、外スリーブ９と内スリーブ１０とが相反方向へ動作して粘弾性体１１，１１を長手方向に剪断変形させる。この粘弾性体１１の変形によって振動エネルギーを吸収して減衰作用を生じさせることになる。
このとき、両スリーブ９，１０間では突条１６によって常に間隔Ｓが保持されるため、加振時に粘弾性体１１の厚みが全面に亘って変化することがなく、粘弾性体１１による減衰性能は維持される。

このように、上記形態の粘弾性ダンパー５によれば、外スリーブ９における粘弾性体１１の接着面に、内スリーブ１０と当接して粘弾性体１１の設計厚みを維持可能な突条１６，１６を、粘弾性体１１の剪断変形方向の左右両側位置で、両スリーブ９，１０の動作方向に沿って一体に形成したことで、突条１６によって粘弾性体１１の厚みの保持が可能となるのは勿論、突条１６の一体形成によって構造が簡略化し、コストアップが少なくて済む。また、突条１６が粘弾性体１１の左右両側位置で両スリーブ９，１０の動作方向に沿って設けられることで、突条１６を省スペースで配設可能となって設計や設置対象に不要な制約を受けることがなくなる上、粘弾性体１１の形状を損なわず、動作時の接触抵抗も小さくなって両スリーブ９，１０や粘弾性体１１の円滑な動作が期待でき、減衰性能の劣化も生じない。
特に、ここでは、粘弾性体１１と突条１６とを非接触となるように配置しているから、突条１６に粘弾性体１１が巻き込まれたり剥離したりすることがなく、突条１６による粘弾性体の損傷を確実に防止できる。

なお、上記形態では、外スリーブ９に突条を設けているが、図４に示す粘弾性ダンパー５のように、内スリーブ１０における粘弾性体１１の接着面で粘弾性体１１の左右両側に、外スリーブ９側へ向けて突条１７，１７を設けることで間隔Ｓの保持を図っても良い。
また、図５に示す粘弾性ダンパー５のように、外スリーブ９に突条１８を、内スリーブ１０に突条１８が嵌合する溝１９を夫々スリーブの軸方向全長に亘って形成すれば（この場合は突条と溝との嵌合状態で両スリーブ間に生じる間隔Ｓが粘弾性体１１の設計厚みとなる）、凹凸同士の嵌合によって両スリーブ９，１０の動作時のガイド作用が得られて動作性がより良好となる。また、加振時に一方のスリーブに回転方向の力が加わって突条１８と溝１９とがずれようとしても、加振後に元の嵌合位置へ復帰させる位置決め作用が得られて信頼性も高まる。勿論この突条と溝とは互いに逆のスリーブに設けても差し支えない。

そして、スペーサ部としては、上記形態のように動作方向の全長に亘って設ける突条に限らず、短い突条や突起を所定間隔をおいて断続的に配置する等、制震部材間の間隔保持が可能であれば種々の形状変更が可能である。よって、溝を設ける場合も、スリーブの全長に限らず、突条や突起の位置に合わせて少なくとも突条や突起の移動距離全長に亘って設ければよい。
さらに、スペーサ部としては、図６に示す粘弾性ダンパー５のように、外スリーブ９の角部に面取部２０を長手方向の全長に亘って、或いは同方向で断続的に複数箇所形成し、各面取部２０を内スリーブ１０の角部に夫々当接させることで、外スリーブ９と内スリーブ１０との間の間隔Ｓを維持させる構造も可能である。このようにすることで、突条や突起よりも簡単な加工でスペーサ部が得られ、コスト面でより好ましい構造となる。

一方、制震部材は、上記形態のようなスリーブに限らず、鋼板等のプレートを用いて、相反方向へ動作する互いに平行なプレートの重合部間に粘弾性体を接着した構造も採用可能である。この場合も図３，４と同様に、一方のプレートにおける粘弾性体の左右両側に動作方向に沿った突条等のスペーサ部を突設すれば、プレート間の間隔維持を図ることができる。勿論他方のプレートに溝を設けて凹凸同士の嵌合とすることも可能である。
また、これ以外にも、図１〜５の構造では横断面矩形状でなく、正方形や円形、多角形の筒状体としたり、図６の構造では、面取部にさらに溝を設けて内スリーブの角部を嵌合させたり等の変更が可能である。

その他、粘弾性ダンパーの軸組フレーム内での配置態様も、上記形態に限らず、例えば図７に示すように上下の仕口部側のガセットプレート６，６を長くして粘弾性ダンパー５，５を柱２の中間部寄りに配置したり、上下軸対称でなく、フレーム全面で対角線状に１つの粘弾性ダンパーを架設したり、フレーム面の中央に配置した連結体から四隅の仕口部へ放射状に４つの粘弾性ダンパーを架設するＸ状としたり、ブレースとして配設できる形態であれば適宜設計変更して差し支えない。但し、粘弾性ダンパーの軸組フレームへの接合は、上記形態のようなピン結合とすると、突条又は突起と溝とによるガイド作用がより効果的に得られて好ましい。

軸組フレームの正面図である。 粘弾性ダンパーの説明図で、上が正面、下が側面を夫々示す。 粘弾性ダンパーの横断面図である。 粘弾性ダンパーの変更例の横断面図である。 粘弾性ダンパーの変更例の横断面図である。 粘弾性ダンパーの変更例の横断面図である。 軸組フレームの変更例の正面図である。

符号の説明

１・・軸組フレーム、２，３・・柱、４・・横架材、５・・ブレース型粘弾性ダンパー、９・・外スリーブ、１０・・内スリーブ、１１・・粘弾性体、１６，１７，１８・・突条、１９・・溝。

Claims (4)

1. 第一の制震部材と、その第一の制震部材と直線状に配置されて部分的に重合する第二の制震部材と、両制震部材の重合部間にあって前記両制震部材との対向面に夫々接着される粘弾性体とからなり、柱と横架材とで形成される軸組フレーム内で対角線状に架設されて、前記第一の制震部材と第二の制震部材との相反方向への動作により前記粘弾性体を剪断変形させて減衰作用を生じさせるブレース型粘弾性ダンパーであって、
   前記第一の制震部材と第二の制震部材との何れか一方で前記粘弾性体の接着面に、他方の制震部材と当接して前記粘弾性体の設計厚みを維持可能なスペーサ部を、前記粘弾性体の剪断変形方向の左右両側位置で、前記制震部材の動作方向に沿って一体に形成したことを特徴とするブレース型粘弾性ダンパー。
2. 粘弾性体とスペーサ部とが非接触となるように配置した請求項１に記載のブレース型粘弾性ダンパー。
3. スペーサ部を、単一の突条又は所定間隔をおいて断続的に形成された複数の突条若しくは突起として、前記突条又は突起が当接する側の制震部材に、前記突条又は突起が嵌合する溝を、両制震部材の動作に伴う前記突条又は突起の移動距離全長に亘って一体に形成した請求項１又は２に記載のブレース型粘弾性ダンパー。
4. 第一の制震部材を横断面矩形状の外スリーブとし、第二の制震部材を、前記外スリーブに遊挿される横断面矩形状の内スリーブとして、両スリーブ間の互いに平行な一対の対向面間に粘弾性体が夫々接着されるものにあっては、スペーサ部を、前記外スリーブの角部に形成されて前記内スリーブの角部に夫々当接する面取部とした請求項１又は２に記載のブレース型粘弾性ダンパー。
   

Images