JP4922059B2 - ハイブリッド制震機構 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド制震機構に関する。

粘弾性体に変形を行わせて震動エネルギーを吸収する粘弾性体制震機構や、金属に塑性変形を行わせて震動エネルギーを吸収する履歴型制震機構は、従来より知られている。
特開２００６−２８３３７４号公報

しかしながら、粘弾性体制震機構では、小から大にわたる広い変形領域において制震効果を発揮することができるという利点を有するものの、粘弾性体には温度依存性や速度依存性があり、構造計算上の耐力の評価が難しいという欠点がある。

また、履歴型制震機構では、エネルギー法によって構造計算上の耐力の評価が容易であるという利点があるが、制震効果の有効領域範囲が狭く、また、大変形時に残留変形を残してしまいやすいという欠点がある。

本発明は、上記のような問題点に鑑み、小から大にわたる広い変形領域において制震効果を発揮することができ、しかも、構造計算上の耐力の評価が容易で、加えて、大変形時の残留変形を抑制ないしはなくすことができる制震機構を提供することを課題とする。

上記の課題は、粘弾性体に変形を行わせて震動エネルギーを吸収する粘弾性体制震機構と、金属に塑性変形を行わせて震動エネルギーを吸収する履歴型制震機構とが組み合わされ、履歴型制震機構が粘弾性体制震機構の粘弾性体の変形を抑制する働きをし、粘弾性体制震機構が変形後の履歴型制震機構を復元させる働きをするようになされていることを特徴とするハイブリッド制震機構によって解決される（第１発明）。

この制震機構では、粘弾性体制震機構と履歴型制震機構とが組み合わされ、履歴型制震機構が粘弾性体制震機構の粘弾性体の変形を抑制する働きをするようになされているので、履歴型制震機構によって構造計算上の耐力の評価を容易に行うことができ、
しかも、粘弾性体制震機構はその粘弾性体の変形が抑制されているだけであるので、小から大にわたる広い変形領域において制震効果を発揮することができ、
加えて、粘弾性体制震機構が変形後の履歴型制震機構を復元させる働きをするようになされているので、履歴型制震機構が大変形時に大きく変形しても、粘弾性体の復元力によって復元し、大変形時の履歴型制震機構の残留変形を抑制ないしはなくすことができる。

第１発明において、前記粘弾性体制震機構が、プレート部間に粘弾性体を接着状態に介設し、該粘弾性体にせん断変形を行わせて震動エネルギーを吸収するようになされたものからなり、
履歴型制震機構がエネルギー吸収用のＵ字部を備え、該Ｕ字部が、粘弾性体制震機構を構成するプレート部間に配置され、該プレート部間において、一方の辺側を一方のプレート部側に、もう一方の辺側をもう一方のプレート部側に一体化させて備えられているとよい（第２発明）。

このハイブリッド制震機構では、粘弾性体制震機構を構成するプレート部を履歴型制震機構の構成要素として利用したものであるから、構造を簡素化でき、
しかも、履歴型制震機構のエネルギー吸収部であるＵ字部を、粘弾性体制震機構を構成するプレート部間に配置して備えさせたものであるから、ハイブリッド制震機構をコンパクトに構成することができ、
加えて、本発明のハイブリッド制震機構を、一つのハイブリッド制震デバイスとして構成することができるので、制震構造物への採用を容易にすることができる。

第２発明において、前記Ｕ字部は、各辺がプレート部間の外に導出され、プレート部間の外でプレート部に結合されているとよい（第３発明）。この場合は各プレート部へのＵ字部の取付けを容易にすることができる。

本発明の制震機構は、以上のとおりのものであるから、小から大にわたる広い変形領域において制震効果を発揮することができ、しかも、構造計算上の耐力の評価が容易で、加えて、大変形時の残留変形を抑制ないしはなくすことができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３に示す実施形態のハイブリッド制震機構は、一つのハイブリッド制震デバイスとして構成した場合のもので、該制震デバイス１は、上側のプレート部２の前後両側に下側のプレート部３，３が備えられ、これらプレート部３，２，３間のそれぞれにアクリル系などからなる粘弾性体４，４が接着状態に介設されて粘弾性体制震機構部１１を構成し、図１（ロ）（ハ）に示すように、上側のプレート部２と下側のプレート部３，３とが左右方向に相対変位をすることにより、粘弾性体４，４がせん断変形をして震動エネルギーを吸収するようになされている。

また、プレート部３，２，３間のそれぞれには、図１（イ）に示すように、左右両側部において、エネルギー吸収用の金属製のＵ字部５が、折返し側をプレート部２，３間の奥方に向けるようにして配置され、それらの一方の辺５ａ側を一方のプレート部２側に、もう一方の辺５ａ側をもう一方のプレート部３側に一体化させて備えられて、履歴型制震機構部１２を構成し、図１（ロ）（ハ）に示すように、上側のプレート部２と下側のプレート部３，３とが左右方向に相対変位をすることにより、各Ｕ字部５…が塑性変形をして震動エネルギーを吸収するようになされている。

本実施形態では、プレート部３，２，３の左右各側において、各Ｕ字部５の各辺部５ａ…がプレート部２，３間の外に導出され、導出された一方の部分同士が互いに連接されてＷ形履歴ダンパー材６を構成しており、該Ｗ形履歴ダンパー材６が、プレート部２，３間の外でプレート部２，３にボルトや溶接などで結合一体化されている。

そして、履歴型制震機構１２の各Ｕ字部５…が粘弾性体制震機構１１の粘弾性体４の変形を抑制する働きをし、粘弾性体制震機構１１の粘弾性体４，４が、変形後の履歴型制震機構１２、即ち各Ｕ字部５…を復元させる働きをするように構成されている。

上記のハイブリッド制震デバイス１では、粘弾性体制震機構１１と履歴型制震機構１２とが組み合わされ、履歴型制震機構１２が粘弾性体制震機構１１の粘弾性体４の変形を抑制する働きをするようになされているので、小変形領域において主として履歴型制震機構１２の耐力を利用し、許容応力度計算時にその耐力を利用して構造計算上の評価をすることができて、履歴型制震機構１２により構造計算上の耐力の評価を容易に行うことができる。

しかも、粘弾性体制震機構１１はその粘弾性体４，４の変形が履歴型制震機構１２によって抑制されるようになされているだけであるので、小から大にわたる広い変形領域において制震効果を発揮することができる。

加えて、粘弾性体制震機構１１が変形後の履歴型制震機構１２、即ちＵ字部５…を復元させる働きをするようになされているので、各Ｕ字部５…が大変形時に大きく変形しても、粘弾性体４，４の復元力によって復元し、大変形時の各Ｕ字部５…の残留変形を抑制ないしはなくすことができる。

また、本実施形態では、粘弾性体制震機構１１を構成するプレート部３，２，３を履歴型制震機構１２の構成要素として利用している構成であるので、ハイブリッド制震機構の構造を簡素化でき、しかも、履歴型制震機構１２のエネルギー吸収部であるＵ字部５…を、粘弾性体制震機構１１を構成するプレート部３，２，３間に配置して備えさせたものであるから、ハイブリッド制震機構をコンパクトに構成することができ、加えて、一つのハイブリッド制震デバイスとして構成されていることで、制震パネルや制震建物等の制震構造物への採用を容易にすることができる。

更に、各Ｕ字部５…はプレート部３，２，３間に配置されたものでありながら、プレート部３，２，３間の外でプレート部３，２，３に結合された構造となされているので、各プレート部３，２，３へのＵ字部５…の取付けを容易にすることができる。とりわけ、隣り合うＵ字部５，５を連接させたＷ形履歴型ダンパー材６を採用していることで、プレート部３，２，３間へのＵ字部５…の組込みをより一層容易にすることができる。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、プレート部が３つで粘弾性体が２つの場合を示したが、プレート部が２つで粘弾性体が１つ、あるいは、プレート部が４つ以上で粘弾性体が３つ以上のハイブリッド制震デバイスに構成することも可能である。

また、上記の実施形態では、ハイブリッド制震機構を一つのデバイスに構成した場合を示したが、第１発明では、制震パネルや制震建物などの制震構造物に、粘弾性体制震機構部と履歴型制震機構部とを個別に備えさせた構成のハイブリッド制震機構に構成することも可能である。

図（イ）は実施形態のハイブリッド制震デバイスを示すもので、図２（イ）のＩ−Ｉ線断面図、図（ロ）及び図（ハ）はその作動状態を示す断面図である。 図（イ）は同ハイブリッド制震デバイスの正面図、図（ロ）は同側面図である。 図（イ）は同ハイブリッド制震デバイスの分解斜視図、図（ロ）は同斜視図である。

符号の説明

１…ハイブリッド制震デバイス（ハイブリッド制震機構）
２，３…プレート部
４…粘弾性体
５…Ｕ字部
１１…粘弾性体制震機構
１２…履歴型制震機構

Claims (2)

1. 粘弾性体に変形を行わせて震動エネルギーを吸収する粘弾性体制震機構と、金属に塑性変形を行わせて震動エネルギーを吸収する履歴型制震機構とが組み合わされ、履歴型制震機構が粘弾性体制震機構の粘弾性体の変形を抑制する働きをし、粘弾性体制震機構が変形後の履歴型制震機構を復元させる働きをするようになされており、
   前記粘弾性体制震機構が、プレート部間に粘弾性体を接着状態に介設し、該粘弾性体にせん断変形を行わせて震動エネルギーを吸収するようになされたものからなり、
   履歴型制震機構がエネルギー吸収用のＵ字部を備え、該Ｕ字部が、粘弾性体制震機構を構成するプレート部間に配置され、該プレート部間において、一方の辺側を一方のプレート部側に、もう一方の辺側をもう一方のプレート部側に一体化させて備えられていることを特徴とするハイブリッド制震機構。
2. 前記Ｕ字部は、各辺がプレート部間の外に導出され、プレート部間の外でプレート部に結合されている請求項１に記載のハイブリッド制震機構。

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