JP4592149B2 - ブレースダンパーの製作方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は建物に設置されてその振動を制御する制震ダンパーの製作方法に係わり、特にブレースの形態で設置されるブレースダンパーの製作方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
地震や風に対する構造物の応答を低減することを目的として、構造物に振動エネルギー吸収機構として種々の制震ダンパーを設置することが行われている。そのような制震ダンパーの一例として、図4および図5に示すように建物にブレースとして設置されるブレースダンパー10が開発されている。これは、いずれも帯板状の鋼板である第1鋼板1と第2鋼板2とを、粘弾性体3(たとえばゴムアスファルト系粘弾性体や高減衰ラバーが好適に採用可能である)を挟んで軸方向に相対変位可能な状態で交互に積層し、その外側にケーシング4を設けることで軸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。
【0003】
上記のブレースダンパー10を図4に示すように柱5と梁6とにより構成される躯体フレーム間にブレースとして斜めに配置し、第1鋼板1と第2鋼板2の基部をそれぞれ取付板7を介して層間変位が生じる二部材に対して固定すると、地震時に躯体フレームが変形して層間変位が生じた際には第1鋼板1と第2鋼板2とが軸方向に相対変位してブレースダンパー10が伸縮しようとし、その際に粘弾性体3による粘性抵抗力により振動エネルギーが吸収されて建物の応答を大きく低減させることができるものであり、特に粘弾性体3の作用により中小規模の地震から大規模地震までの広い振幅領域で高い制振効果が得られるものである。
【0004】
なお、図5に示したブレースダンパー10は3枚の第1鋼板1の間に2枚の第2鋼板2を積層してそれらの間に粘弾性体3を4層にわたって挟み込んだものであるが、第1鋼板1と第2鋼板2の積層数や粘弾性体3の総断面積を増減することで制振効果を任意に調節することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のブレースダンパー10では、図5(c)に示しているように、最外層の第1鋼板1をフランジ付きの鋼材8とするとともに両側部に鋼板9を配し、それらの鋼材8と鋼板9とをボルト締結することでケーシング4を形成して、そのケーシング4内に他の第1鋼板1と第2鋼板2の全体を格納した構成であることから、ケーシング4自体がかなりの重量を有するものとなるし全体の外形寸法も大きなものとならざるを得ないので小形軽量化し難いものであり、したがって運搬や設置の際の取り扱いが不便であるしその設置スペースも十分に確保しなければならない、という問題があった。
【0006】
また、このようなブレースダンパー10を製作するに当たっては、たとえば第1鋼板1と第2鋼板2とをシート状の粘弾性体3により接着する、あるいはゴム系の粘弾性体3を挟み込んでプレス成型して圧着する、もしくは液状の粘弾性体3を注入充填して固化させる、等の方法が試みられているが、いずれも手間と費用がかかって効率的ではないし、第1鋼板1と第2鋼板2の間に適正な間隙を確保しつつその間隙内全体に粘弾性体3を隙間なく完全に挟み込むことは必ずしも容易ではなく、したがってこの種のブレースダンパーを工業的規模で効率的に製作し得る有効適切な製作方法の確立が急務であるとされていた。
【0007】
上記事情に鑑み、本発明は制震ダンパーとしての機能を損なうことなく小形軽量化を実現し得るブレースダンパーの有効な製作方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、複数枚の帯板状の鋼板を粘弾性体を介して軸方向に相対変位可能に積層した構成とされ、建物にブレースの形態で設置されて地震時に制震ダンパーとして機能するブレースダンパーの製作方法であって、前記ブレースダンパーは、少なくとも2枚の第1鋼板と、それら第1鋼板の間に前記粘弾性体を介して積層した少なくとも1枚の第2鋼板を有し、最外層の2枚の第1鋼板の両側縁に対して鋼板からなる側板をそれぞれ溶接して、それら2枚の側板と最外層の2枚の第1鋼板とにより当該ブレースダンパーの外殻を構成してなり、前記ブレースダンパーの製作に際しては、前記第1鋼板と前記第2鋼板とを熱溶融性の粘弾性体およびその充填領域を規制するシール材ならびにスペーサを挟み込みつつ交互に積層していく積層工程、積層した第1鋼板と第2鋼板の全体をボルトにより仮締結する仮組工程、前記第1鋼板の両側縁に対して前記側板を溶接して外殻を形成する溶接工程とを順次もしくは相前後して実施して組立体を形成した後、前記組立体の全体を外部から加熱して前記粘弾性体を加熱溶融せしめる加熱工程、前記粘弾性体が冷却されて再固化した後に前記ボルトを抜去する仮組解体工程とを実施するようにしたものである。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1の発明のブレースダンパーの製作方法において、前記積層工程に先行して一方の最外層の第1鋼板に対して前記側板を溶接するようにしたものである。
【0011】
請求項3の発明は、請求項1または2の発明のブレースダンパーの製作方法において、前記加熱工程においては前記組立体を起立させた状態で加熱することとして、前記粘弾性体の充填領域の上部に溶融状態となる粘弾性体の液溜まりを確保するようにしたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1および図2は本発明の実施形態である製作方法により製作するブレースダンパー(以下、便宜的に本実施形態のブレースダンパーと言う)の構成を示すものである。本実施形態のブレースダンパー20の基本構成は図5に示した従来のブレースダンパー10と同様であって、第1鋼板1と第2鋼板2とを粘弾性体3を介して軸方向に相対変位可能に積層したものであるが、図5に示した従来のブレースダンパー10におけるフランジ付きの鋼材8を用いることなく、最外層の2枚の第1鋼板1の両側縁の間に鋼板からなる側板21をそれぞれ直接的に溶接することによって、それら2枚の側板21と最外層の2枚の第1鋼板1自体によってこのブレースダンパー20の外殻を構成するようにしている。なお、図示例では第1鋼板1を4枚、第2鋼板2を3枚としてそれらの間に6層の粘弾性体3を積層しているが、第1鋼板1を2枚以上、第2鋼板2を1枚以上とする限りにおいてそれらの枚数は任意である。
【0013】
本実施形態のブレースダンパー20は、側板21を溶接することで上記のような外殻を形成することにより、従来のようなケーシング4を省略しても軸方向以外への変形が有効に拘束され座屈が生じ難いものとなっている。したがって、従来のものに比べて小形軽量化を実現でき、取り扱いが容易となるし、設置スペースも節約することができる。
【0014】
なお、上記のブレースダンパー20においては、4枚の第1鋼板1の基端部(図1(a),(b)における左端部)を挟み板22および継手板23を介して積層してボルトにより一体に締結しており、3枚の第2鋼板2の基端部(同、右端部)を挟み板24を介して積層してボルトにより一体に締結し、中央の第2鋼板2の基端部をそのまま延出させて継手板25として機能せしめており、それら継手板23,25にはそれぞれ両面に補剛板26を溶接して十字型断面としている。符号30はシール材、31はボルト孔、32はスペーサであるが、これらについては以下で説明する
【0015】
図3(a)〜(f)は本発明の製作方法の実施形態を示すものである。本実施形態の製作方法は上記のブレースダンパー20を対象とするもので、粘弾性体3として常温で固体であるが加熱により溶融状態を呈する熱溶融性材料、たとえばアスファルト、合成ゴム、アクリル樹脂等を採用し、それをシート状あるいはペレット状として第1鋼板1と第2鋼板2との間に挟み込み、その状態で外部からの加熱により溶融させ再固化させることを基本とする。具体的には以下の手順による。
【0016】
▲1▼第1溶接工程
(a)に示すように、一方の最外層の第1鋼板1を平置きした状態でその両側縁にそれぞれ側板21を溶接し、箱形断面形状とする。なお、全ての第1鋼板1および第2鋼板2には予めボルト孔31を形成しておき、最外層の第1鋼板のボルト孔31には予めボルト36を装着しておく。
【0017】
▲2▼積層工程
(b)に示すように、第1鋼板1上に、粘弾性体3、第2鋼板2、粘弾性体3、他の第1鋼板1、……を順次積層していく。
【0018】
その際、ボルト36を定規として第2鋼板2,第1鋼板1を積層していくが、(d)に示すように第1鋼板1のボルト孔31に(e)に示すような環状のスペーサ32を装着して、そのスペーサ32により第2鋼板2どうしの間の間隙を規制する。なお、粘弾性体3の再固化時の収縮(ひけ)を吸収するためにスペーサ32は第1鋼板1と第2鋼板2との間の間隙は規制しないものとする。また、スペーサ32にはボルト孔31からの粘弾性体3の漏出を防止する機能をもたせるが、完成後には第1鋼板1と第2鋼板2の相対変位を拘束しないものとしておく必要がある。
【0019】
また、第1鋼板1と第2鋼板2の間には(f)に示すように粘弾性体3の充填領域34を規制するためのシール材30を介装する。本実施形態では後工程において(f)に示すように組立体38を起立状態で加熱することから、起立させたときに底部となる位置のみにそのシール材30を介装することで良い。シール材30としては弾性と耐熱性を有するシリコーンゴムをロープ状として用いることが最適である。
【0020】
さらに、粘弾性体3の充填領域34の上部には、溶融状態となった粘弾性体3の液溜まり35を確保しておき、この液溜まり35まで粘弾性体3を挟み込んでおく。
【0021】
▲3▼仮組工程および第2溶接工程
上記の積層工程において最上段の第1鋼板1を積層したら、(d)に示すようにボルト36にナット37を螺着して全体を仮締結した後、(c)に示すように最上段の第1鋼板1の両側縁を両側の側板21に対して溶接して外殻を完成させる。
【0022】
▲4▼加熱工程
上記工程により組み立てた組立体38を(f)に示すように起立させ、その全体を加熱炉に装入する等して外部から加熱して粘弾性体3を加熱溶融せしめる。これにより、溶融状態となった粘弾性体3が第1鋼板1と第2鋼板2との間の隅々にまで充填されていき、それに伴い内部の空気は自ずと浮上して排除されていき、気泡が残ることなく完全に充填することができる。勿論、充填領域34の底部はシール材30により封止され、側部は側板21により閉塞され、ボルト孔31の周囲はスペーサ32によりシールされているから、粘弾性体3が漏出することはない。また、粘弾性体3の再固化時の体積減は上記の液溜まり35により吸収される。
【0023】
▲5▼仮組解体工程
10時間程度の自然冷却、あるいは強制冷却により粘弾性体3が冷却されて再固化した後に、ボルト36を抜去する。以上によりブレースダンパー20が完成する。
【0024】
以上の製作方法によれば、容易にブレースダンパー20を工業的規模で効率的に行えることで安価に製作することが可能である。特に、粘弾性体3を外部からの加熱により溶融させて再固化させることにより充填領域の隅々まで自ずと完全に充填することができるし、組立体38を起立状態で加熱することとしてその上部に液溜まり35を確保するので、再固化時の体積減により充填不足が生じるようなことも確実に防止することができる。
【0025】
また、組立体38を組み立てるに際しては、上記のようにまず第1鋼板1と側板21とを箱状に組み立て、その内部において粘弾性体3と第2鋼板2、他の第1鋼板1を積層していくことにより、側板21により粘弾性体3の充填領域34が自ずと規制されるとともに、第2鋼板2と他の第1鋼板1の位置決めが自ずとなされるので、特に作業性に優れるものとなる。ただし必ずしもそうすることはなく、全ての第1鋼板1と第2鋼板2とを適宜位置決めしつつ積層してから、最外層の2枚の第1鋼板1に対して側板21を溶接することでも良い。
【0026】
【発明の効果】
請求項1の発明の製作方法により製作されるブレースダンパーは、少なくとも2枚の第1鋼板と、それら第1鋼板の間に前記粘弾性体を介して積層した少なくとも1枚の第2鋼板を有し、最外層の2枚の第1鋼板の両側縁に対して鋼板からなる側板をそれぞれ溶接して、それら2枚の側板と最外層の2枚の第1鋼板とにより当該ブレースダンパーの外殻を構成したから、その外殻により軸方向以外の変形が拘束されて座屈が防止され、したがってダンパーとしての機能を損なうことなくケーシングを省略することが可能であって、この種のブレースダンパーの小形軽量化を実現することができる。
【0027】
そして、請求項1の発明の製作方法は、上記のブレースダンパーを製作するに際し、第1鋼板と第2鋼板とを粘弾性体、シール材、スペーサを挟み込みつつ交互に積層し、それらの全体をボルトにより仮締結し、最外層の第1鋼板の両側縁に対して側板を溶接して外殻を形成して組立体を組み立てた後、組立体の全体を外部から加熱して粘弾性体を加熱溶融せしめ、粘弾性体が冷却されて再固化した後にボルトを抜去するという工程によるものであるから、この種のブレースダンパーを工業的規模で効率的にしたがって安価に製作することが可能である。
【0028】
請求項2の発明の製作方法は、一方の最外層の第1鋼板に対して側板を先行して溶接した後、その内側に粘弾性体と他の鋼板を積層するようにしたので、側板により粘弾性体の充填領域や鋼板の位置決めが自ずとなされるので作業性に特に優れる。
【0029】
請求項3の発明の製作方法は、組立体を起立させた状態で加熱するとともに粘弾性体の充填領域の上部に液溜まりを確保するから、粘弾性体の再固化時の体積減により充填不足が生じるようなことを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態であるブレースダンパーの概略構成を示す図である。
【図2】同、横断面図である。
【図3】同、製作手順を示す図である。
【図4】ブレースダンパーの設置例を示す図である。
【図5】従来の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鋼板
2 第2鋼板
3 粘弾性体
20 ブレースダンパー
21 側板
30 シール材
31 ボルト孔
32 スペーサ
34 充填領域
35 液溜まり
36 ボルト
38 組立体
Claims (3)
- 複数枚の帯板状の鋼板を粘弾性体を介して軸方向に相対変位可能に積層した構成とされ、建物にブレースの形態で設置されて地震時に制震ダンパーとして機能するブレースダンパーの製作方法であって、
前記ブレースダンパーは、少なくとも2枚の第1鋼板と、それら第1鋼板の間に前記粘弾性体を介して積層した少なくとも1枚の第2鋼板を有し、最外層の2枚の第1鋼板の両側縁に対して鋼板からなる側板をそれぞれ溶接して、それら2枚の側板と最外層の2枚の第1鋼板とにより当該ブレースダンパーの外殻を構成してなり、
前記ブレースダンパーの製作に際しては、前記第1鋼板と前記第2鋼板とを熱溶融性の粘弾性体およびその充填領域を規制するシール材ならびにスペーサを挟み込みつつ交互に積層していく積層工程、積層した第1鋼板と第2鋼板の全体をボルトにより仮締結する仮組工程、前記第1鋼板の両側縁に対して前記側板を溶接して外殻を形成する溶接工程とを順次もしくは相前後して実施して組立体を形成した後、前記組立体の全体を外部から加熱して前記粘弾性体を加熱溶融せしめる加熱工程、前記粘弾性体が冷却されて再固化した後に前記ボルトを抜去する仮組解体工程とを実施することを特徴とするブレースダンパーの製作方法。 - 請求項1記載のブレースダンパーの製作方法において、前記積層工程に先行して一方の最外層の第1鋼板に対して前記側板を溶接することを特徴とするブレースダンパーの製作方法。
- 請求項1または2記載のブレースダンパーの製作方法において、前記加熱工程においては前記組立体を起立させた状態で加熱することとして、前記粘弾性体の充填領域の上部に溶融状態となる粘弾性体の液溜まりを確保することを特徴とするブレースダンパーの製作方法。
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