JP2009256957A - 粘弾性ブレースダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】小規模構造物に容易に粘弾性ブレースダンパーを設置する。
【解決手段】互いに重合する部分のある第１形鋼１及び第２形鋼２と、その２つの形鋼の重合する部分に挟まれた粘弾性体３と、粘弾性体３の両側に配置され第１形鋼１と第２形鋼２の重合する部分を貫通するボルト４とボルト４に座金６を介して螺合されるナット５とを備えた。第１形鋼１のボルト４の貫通孔の形状を第１形鋼１の長手方向に延びる長孔７とし、その長孔７とボルト４の寸法の範囲で第１形鋼１と第２形鋼２の相対変位を可能にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、構造物に架設されて地震等による振動を減衰させる粘弾性体を使用したダンパー、特にブレースの形態で設置される粘弾性ブレースダンパーに関する。

従来、地震等による構造物の振動を減衰させるために粘弾性体を使用した制震ダンパーを設置することが行われている。例えば特許文献１には図７に示すように構造物のブレースとして設置される粘弾性ブレースダンパー２０が提案されている。この粘弾性ブレースダンパー２０は帯板状の鋼材である複数枚の第１鋼板２１と第２鋼板２２とを粘弾性体３を挟んで軸方向に相対変位可能な状態で交互に積層し、その側面に側板２３を取り付けることで長手方向以外の変形を拘束して容易に座屈しない構成としたものである。

上記の粘弾性ブレースダンパー２０を構造物の軸組みにブレースとして躯体フレームに斜めにして第１、第２鋼板２１、２２を対向する取付板に配置する。地震時に躯体フレームが変形すると第１鋼板２１と第２鋼板２２が軸方向に相対変位して粘弾性ブレースダンパー２０が伸縮しようとし、その際に粘弾性体３の剪断変形により構造物にかかる振動エネルギーが粘弾性体３に吸収されて制震効果が得られるものである。
特開２００１−３２３６８４号公報

しかしながら、従来の粘弾性ブレースダンパーでは以下のような問題があった。従来の粘弾性ブレースダンパーは中高層ビルを適用対象としているものが多く、住宅等の小規模な構造物を適用対象にしたものではなかった。従来のブレースダンパーは構造が複雑で粘弾性体の面積も大きく使用部材が多いので、粘弾性ブレースダンパーの重量が大きく、施工が容易でない、コストが高いという問題があり小規模な構造物に対しては不向きであった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、小規模構造物にも適用可能で簡単な構造で且つ経済的な粘弾性ブレースダンパーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る粘弾性ブレースダンパーは、構造物に設置されて、地震等による振動を減衰させる粘弾性ブレースダンパーであって互いに重合する部分のある２つの形鋼と、その２つの形鋼の重合する部分に挟まれた粘弾性体と、その粘弾性体の両側に配置され２つの形鋼を連結する連結部材とが備えられ、少なくとも一方の形鋼には連結部材が貫挿されていて２つの形鋼の相対移動を許容する長孔が設けられていることを特徴としている。

このような特徴により、２つの形鋼は少なくとも一方の形鋼にある長孔の範囲で相対変位が可能となり、２つの形鋼に挟まれた粘弾性体を長手方向に剪断変形させて地震等による構造物の振動を制御することができる。

また、本発明に係る粘弾性ブレースダンパーは、２つの形鋼の重合する部分に粘弾性体を形鋼の長手方向に間隔をあけて複数設置し、連結部材でそれぞれの粘弾性体の両側を連結する構成としてもよい。

粘弾性体の設置長さを大きくすれば制震性能は高くなるが連結部材間の寸法が大きくなりダンパーの強度が低下し形鋼の長手方向以外の変位が生じやすくなる。本発明では、粘弾性体を複数に分けて設置し連結箇所を増加することで２つの形鋼の長手方向以外の変位を拘束する。

また、本発明に係る粘弾性ブレースダンパーは、連結部材に２つの形鋼の間に装着されたスペーサーが設けられている構成としてもよい。

このようにスペーサーを挟む構成とすることで、形鋼の重合する部分の間隔を一定に設定できるので粘弾性体の厚みを一定に保て、粘弾性ブレースダンパーの形状を一定に保って制震性能が安定する。

本発明によれば２つの形鋼に粘弾性体を挟みその粘弾性体の両側を連結し、一方の形鋼に連結部材を貫挿する長孔を設けることで、その長孔の寸法の範囲で形鋼の相対変位が可能になり、形鋼に挟まれた粘弾性体を剪断変形させて地震等の外力による振動を減衰させる作用のある粘弾性ブレースダンパーを少ない使用部材で構成できる。その結果、製造が容易で経済的な粘弾性ブレースダンパーを実現することができる。

以下、本発明の第一の実施の形態による粘弾性ブレースダンパーについて、図１乃至図３に基づいて説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態による粘弾性ブレースダンパーの概略構成を示す図、図２（ａ）は図１に示す粘弾性ブレースダンパーのＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図１に示す粘弾性ブレースダンパーのＢ−Ｂ断面図、図３は第一の実施の形態による粘弾性ブレースダンパーの設置例を示す図である。

図３に示すように、第一の実施の形態による粘弾性ブレースダンパー１０は例えば構造物の柱と梁とによって構成される架構の対角方向の角部に設けた取付板１１にブレースとして架設される。

図１および図２に示すように、第一の実施の形態による粘弾性ブレースダンパー１０は、第１形鋼１及び第２形鋼２と粘弾性体３と、第１形鋼１及び第２形鋼２を貫通しボルト４とボルト４に螺合されるナット５とボルト４及びナット５に設けられた座金６とから概略構成されている。

第１形鋼１と第２形鋼２は互いに重なり合う部分を設けて平行に配置し、その重合部分に粘弾性体３を挟んでいる。第１形鋼１と第２形鋼２は粘弾性体３の両側で各貫通孔にボルト４を貫通して座金６を介してナット５で螺合する。しかも第１形鋼１のボルト４の貫通孔は長手方向に対して延びる長孔７とする。ボルト４とナット５と座金６は連結部材を構成する。

第１形鋼１と第２形鋼２は長孔７の長手方向の寸法の範囲での相対変位が可能となる。図２（ｂ）に示すように第一の実施形態の粘弾性ブレースダンパー１０は第１形鋼１と第２形鋼２に山形鋼を使用し断面がＴ字状となるように重合する構成となっている。

本第一の実施形態ではナット５を２個使用したダブルナットとしナット５が緩まないように留められている。あるいはダブルナットとせずに、割りピンをナットの緩み留めとして設置してもよい。本第一の実施形態では第２形鋼２のボルト４の貫通孔はボルト４の径に対応する孔８としているが、この孔８は第１形鋼１の長孔７に代えてまたは第１形鋼１の長孔７と共に長孔としてもよい。

本実施形態による粘弾性ブレースダンパー１０は上述の構成を備えているから、構造物の架構の一部にブレースの形で架設された粘弾性ブレースダンパー１０に地震等の外力による振動が生じると第１形鋼１と第２形鋼２の長手方向での相反する作動により長孔７とボルト４の範囲で相対変位が生じ粘弾性体３が剪断変形する。粘弾性体３は剪断変形することで地震等により構造物にかかる振動エネルギーを吸収する。粘弾性ブレースダンパー１０は従来のものよりも構成が簡単で低コストであり、小規模な構造物にも設置しやすくなる。しかも第１、第２形鋼１、２の相対変位長さを長孔７とボルト４の軸の範囲に限定したから、過大な振動が生じた場合にダンパーの破損を防止できる。

次に、本発明の他の実施の形態や変形例について、添付図面に基づいて説明するが、上述の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施の形態と異なる構成について説明する。

図４は第二の実施の形態による粘弾性ブレースダンパーの概略構成を示す図である。図４に示すように第二の実施の形態は第１形鋼１と第２形鋼２の重合する部分に粘弾性体３を形鋼の長手方向に間隔をあけて複数設置し、ボルト４とナット５と座金６を用いてそれぞれの粘弾性体３の両側を連結している。

上述した第二の実施の形態による粘弾性ブレースダンパーでは粘弾性体３を複数にして第１形鋼１と第２形鋼２で挟み連結箇所の個数を増加した構成とすることで制震性と強度が向上する。

図５は第三の実施の形態による粘弾性ブレースダンパーのボルトとナットの設置部分の一例を示す図である。図５に示すように第三の実施の形態はボルト４とナット５と座金６で第１形鋼１と第２形鋼２を連結させる際に、第１形鋼１と第２形鋼２の間においてボルト４の軸の外周にスペーサー９を装着した構成となっている。スペーサー９はボルト４の外周に装着することで２つの形鋼１、２が長手方向に変位しても、スペーサー９が２つの形鋼間からはずれない構成となり、しかも第１、第２形鋼１、２の間隔も変動しない。

上述した第三の実施の形態による粘弾性ブレースダンパー１０では粘弾性体３の厚みの調節ができ粘弾性ブレースダンパー１０の厚みを一定に保つことができて制震性能が安定する。またスペーサー９の高さの調整により粘弾性体３の厚みの設定が容易にできる。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は上述した各実施の形態の変形例による粘弾性ブレースダンパー１０を構成する形鋼の組み合わせの例を示す断面図である。
図６（ａ）に示す粘弾性ブレースダンパー１０は第１形鋼１及び第２形鋼２を山形鋼とし、第１形鋼１と第２形鋼２を同一向きに重ねて対向する２つの面にそれぞれ粘弾性体３を挟み重合する構成となっている。本変形例によれば山形鋼である第１形鋼１と第２形鋼２の二つの対向する面にそれぞれ粘弾性体３を挟んでいるので制震効果が向上する。図６（ｂ）に示す粘弾性ブレースダンパー１０は第１形鋼１と第２形鋼２を山形鋼とし、断面形状が階段状となるように各山形鋼の異なる面を対向させてその間に粘弾性体３を挟持する構成とされている。図６（ｃ）に示す粘弾性ブレースダンパー１０は第１形鋼１及び第２形鋼２を断面略コの字型の溝形鋼として背中になるよう逆向きに対向する面に粘弾性体３を挟み重合する構成となっている。図６（ｄ）に示すように粘弾性ブレースダンパー１０は第１形鋼１と第２形鋼２を図６（ｃ）と同様な断面の溝形鋼とし同一向きに重ね対向する面に粘弾性体３を挟み重合する構成となっている。この場合、対向する面が３面あるので３つの粘弾性体３を配置することもできる。

上述した変形例による粘弾性ブレースダンパー１０は、第１形鋼１、第２形鋼２の断面の形状や配置する向きを変えても第一の実施の形態の粘弾性ブレースダンパー１０と同じ作用効果を奏する。

以上、本発明による粘弾性ブレースダンパーの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。連結部材として、ボルト、ナットに限定されずリベットやピン等を使用してもよい。

本発明の第一の実施の形態による粘弾性ブレースダンパーの正面図である。 （ａ）は図１に示す粘弾性ブレースダンパーのＡ−Ａ線断面図である。（ｂ）は同じくＢ−Ｂ線断面図である。 図１に示す粘弾性ブレースダンパーの設置例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による粘弾性ブレースダンパーの概略構成を示す正面図である。 本発明の第三の実施の形態による粘弾性ブレースダンパーの連結部材の設置部分のを示す図である。 本発明の各実施の形態の変形例による粘弾性ブレースダンパーを構成する形鋼の組み合わせの例を示す断面図である。 従来の粘弾性ブレースダンパーの一例を示す図である。

符号の説明

１ 第１形鋼
２ 第２形鋼
３ 粘弾性体
４ ボルト
５ ナット
６ 座金
７ 長孔
８ 孔
９ スペーサー
１０ 粘弾性ブレースダンパー
１１ 取付板
２１ 第１鋼板
２２ 第２鋼板
２３ 側板

Claims (3)

1. 構造物に設置されて、地震等による振動を減衰させる粘弾性ブレースダンパーであって
   互いに重合する部分のある２つの形鋼と、
   その２つの形鋼の重合する部分に挟まれた粘弾性体と、
   その粘弾性体の両側に配置され前記２つの形鋼を連結する連結部材とが備えられ、
   少なくとも一方の形鋼には前記連結部材が貫挿されていて前記２つの形鋼の相対移動を許容する長孔が設けられていることを特徴とする粘弾性ブレースダンパー。
2. 請求項１に記載のブレースダンパーにおいて、
   前記２つの形鋼の重合する部分に前記粘弾性体を形鋼の長手方向に間隔をあけて複数設置し、前記連結部材でそれぞれの粘弾性体の両側を連結することを特徴とする粘弾性ブレースダンパー。
3. 請求項１又は２に記載のブレースダンパーにおいて、
   前記連結部材には前記２つの形鋼の間に装着されたスペーサーが設けられていることを特徴とする粘弾性ブレースダンパー。
   

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