JP6313067B2 - 制震ダンパー - Google Patents

Description

本発明は、軽量鉄骨構造等の建物のフレーム内に振動を抑えるために配設される制震ダンパーに関する。

制震ダンパーは、鋼板を複数枚重ね合わせて各鋼板の間に粘弾性体を介在させてなり、建物のフレーム内にブレース状に架設される（例えば特許文献１）。これにより、地震時にはフレームの変形に伴う粘弾性体のせん断変形により、エネルギーを吸収して振動を減衰させることができる。

特開２００５−２４０３１８号公報

このような制震ダンパーにおいて、軸方向の荷重を増大させるためには、鋼板や粘弾性体の厚みを大きくしたり、積層数を増やしたりすることで対応できる。これは座屈防止にも有効であるが、制震ダンパーには、構造上鋼板の間で粘弾性体が充填されない部分が生じるため、このような部分では座屈強度が低下してしまう。

そこで、本発明は、座屈強度を高めて加振時の座屈を有効に防止できる制震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、長手方向へ互い違いにずれた状態で厚み方向に重合される奇数枚の鋼板と、その鋼板の重合部分で各鋼板間に接着状態で介在される粘弾性体とを含んでなり、長手方向の少なくとも一方の端部における鋼板に、厚み方向に隣接する他の鋼板に当接して両鋼板間の間隔を保持すると共に、他の鋼板の相対移動を許容するスペーサを設けた制震ダンパーであって、
最外に位置する鋼板は、長手方向の側縁がそれぞれ厚み方向の外側へ折曲されて一対のフランジ部を有し、最外の鋼板同士が、外部のフレーム内への取り付け側端部を除いたフランジ部間に跨がって鋼板の厚み方向と直交する方向でフランジ部に固定される補強板によって連結されており、最外の鋼板を除く鋼板の端部には、フレーム内への取付部が、補強板よりも鋼板の長手方向外側へ突出する長さで一体形成されて、スペーサは、少なくとも一方の端部の取付部において、鋼板の短手方向で補強板の端部とオーバーラップする位置で鋼板に一体成形されて補強板の端部よりも鋼板の長手方向外側へ突出するリブであることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、補強板と粘弾性体との間に隙間が設けられることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、スペーサによって粘弾性体がない部分の座屈強度を高めて加振時の座屈を有効に防止することができる。
また、スペーサを一体成形されたリブとしたことで、スペーサを低コストで付与可能となる。
さらに、取付部を利用してスペーサを簡単に設けることができる。
そして、補強板の採用により座屈防止効果の向上が期待できる。
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、粘弾性体に補強板が接触してせん断変形に干渉することを防止可能となる。

制震ダンパーの説明図で、（Ａ）は側面、（Ｂ）は平面をそれぞれ示す。 Ａ矢視図である。 Ｂ−Ｂ線断面図である。 制震ダンパーを配設したフレームの正面図である。 制震ダンパーの変更例の説明図で、（Ａ）は平面、（Ｂ）は側面をそれぞれ示す。 図５のＣ−Ｃ線端面図である。 図５のＤ−Ｄ線断面図である。

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、制震ダンパーの一例を示す説明図で、制震ダンパー１は、所定長さの鋼板２，２・・を長手方向へ互い違いにずれた状態で厚み方向に５枚重ね合わせて、長手方向の一方に３枚の鋼板２Ａ，２Ａ・・の端部を、他方に２枚の鋼板２Ｂ，２Ｂの端部をそれぞれ突出させ、５枚の鋼板２，２・・が重合する部分で各鋼板２，２の間に粘弾性体３，３・・（ハッチング部分）を介在させて接着したものである。
このうち厚み方向の両外側の鋼板２Ａ，２Ａには、長手方向の側縁がそれぞれ厚み方向の外側へ直角に折曲されて一対のフランジ部４，４が形成されており、短手方向の両側では、図２に示すように、上下に位置する鋼板２Ａ，２Ａのフランジ部４，４間に跨がって補強板５，５が、ボルト６及びナット７によって固定されている。３枚の鋼板２Ａ，２Ａ・・の端部には、ボルト固定用の透孔８，８・・が形成されている。

一方、２枚の鋼板２Ｂ，２Ｂの端部には、図３に示すように短手方向の幅が他の鋼板２Ａよりも大きくなる取付部９が形成されており、取付部９の両側縁には、フランジ部４と同様にそれぞれ厚み方向の外側へ直角に折曲される折曲部１０，１０が形成されている。この取付部９の外端寄りには、ボルト固定用の透孔１１，１１・・が形成されている。

そして、両外側の鋼板２Ａ，２Ａの端部において、当該鋼板２Ａとその内側に位置する鋼板２Ｂとの間には、スペーサ１２がそれぞれ設けられている。このスペーサ１２は、鋼板２Ａと鋼板２Ｂとの間の間隔と同じ厚みを有する矩形で樹脂製の板体で、長手方向の寸法は、フランジ部４を除く鋼板２Ａの幅と略等しくなっている。
１３は、鋼板２Ａを外側から貫通してスペーサ１２に螺合される取付ネジで、これによって各スペーサ１２は鋼板２Ａに固定され、鋼板２Ｂとの間は、互いに面方向へ摺動可能となっている。

以上の如く構成された制震ダンパー１は、建物のフレーム内へブレース状に配設される。図４はその一例を示すもので、図において２０は、軽量鉄骨構造のフレームで、２１は梁や桁の横架材、２２は横架材２１，２１間に立設される柱で、制震ダンパー１では、鋼板２Ｂ，２Ｂの取付部９，９の間に延長鋼板２３の端部を差し込んでボルトで固定すると共に、鋼板２Ａ，２Ａ・・の間に一対の延長鋼板２４，２４の端部を差し込んでボルトで固定することでブレースとなる。このブレースの延長鋼板２３を右上の仕口部に設けたガセットプレート２５にボルトで固定する一方、延長鋼板２４を左下の仕口部に設けたガセットプレート２６にボルトで固定することで、フレーム面内に対角線上に配設される。

よって、加振によってフレーム２０が水平方向へ変形すると、制震ダンパー１には、軸方向に圧縮力と引張力とが交互に作用して、３枚の鋼板２Ａ，２Ａ・・と２枚の鋼板２Ｂ，２Ｂとが相対変位する。これにより、粘弾性体３をせん断変形させて振動エネルギーを減衰させることができる。
ここで、粘弾性体３のない制震ダンパー１の端部では、鋼板２Ａ，２Ｂの間にスペーサ１２が設けられているので、圧縮力が加わる際に厚み方向の曲げ力に対抗でき、座屈が防止される。また、スペーサ１２があっても鋼板２Ｂとの間では摺動を許容するため、鋼板２Ａ，２Ｂの相対変位に影響を与えることはない。

このように、上記形態の制震ダンパー１によれば、粘弾性体３が介在されない一方の端部において、最外に位置する鋼板２Ａに、その内側の鋼板２Ｂに当接して両鋼板２Ａ，２Ｂ間の間隔を保持すると共に、鋼板２Ｂの相対移動を許容するスペーサ１２を設けたことで、粘弾性体３がない部分の座屈強度を高めて加振時の座屈を有効に防止することができる。

特にここでは、鋼板２Ｂの一方の端部に取付部９を一体に備え、スペーサ１２を取付部９に配置しているので、取付部９を利用してスペーサ１２を簡単に設けることができる。
また、最外に位置する鋼板２Ａは、長手方向の側縁がそれぞれ厚み方向の外側へ折曲されて一対のフランジ部４，４を有し、鋼板２Ａ，２Ａ同士がフランジ部４，４間に跨がって固定される補強板５によって連結されるようにしているので、座屈防止効果の向上が期待できる。

なお、上記形態ではスペーサ１２は最外の鋼板２Ａに固定しているが、内側の鋼板２Ｂに固定して最外の鋼板２Ａに対して摺動させるようにしてもよい。固定方法もネジ止めに限らず、接着等の他の手段を採用して差し支えない。
また、矩形の板体に限らず、長円や多角形等の他の形状としてもよいし、一つではなく複数に分割してもよい。
さらに、鋼板は５枚に限らず、奇数枚であれば３枚でもよいし７枚以上であってもよい。フランジ部や補強板を省略することもできる。加えて、取付部も内側の鋼板に限らず、最外の鋼板に設けることもできる。

一方、スペーサの摺動面側の角部は、面取形状やＲ形状とするのが望ましい。このようにすれば、摺動時に鋼板の表面に対して引っ掛かりが生じることがなく、スペーサの摺動性が向上する。
そして、スペーサは別体のものを鋼板に固定する構造に限らず、鋼板自体にプレス加工等によって凸部を形成し、その凸部を鋼板に対して摺動させる構造とする、すなわち一体型のスペーサを採用することも可能である。

図５は、一体型のスペーサを採用した制震ダンパーの一例を示す説明図、図６はそのＣ−Ｃ線端面図で、この制震ダンパー１Ａにおいて、鋼板２Ｂの取付部９には、スペーサとして、鋼板２Ａと鋼板２Ｂとの間隔と同じ高さで長手方向に延びる３つのリブ１４，１４・・がプレス成形されている。このリブ１４は、鋼板２Ｂの短手方向に等間隔で突設されて、粘弾性体３側の略半分をそれぞれ外側の鋼板２Ａに当接させている。
このリブ１４は、座屈強度を上げるためにできるだけ長く形成するのが望ましいが、ここでは透孔１１の形成後にリブ１４をプレス成形する工程としているため、プレス時の透孔１１の歪みを防止するために左右のリブ１４，１４を中央よりも短くして左右の透孔１１，１１との距離を確保している。

また、ここでは、取付部９と反対側の端部において、厚み方向中央の鋼板２Ａにもスペーサとしてのリブ１５，１５・・がプレス成形されて、粘弾性体３側の略半分を上側に隣接する鋼板２Ｂに当接させている。従って、当該端部での粘弾性体３は、図１の場合よりも短くなって透孔８との間にリブ１５の形成スペースを確保している。
さらに、図７に示すように、鋼板２Ａのフランジ部４，４と補強板５との間でボルト６の貫通部分には、補強板５の長手方向の略全長に亘って帯状のスペーサ板１６，１６が設けられている。このスペーサ板１６により、粘弾性体３と補強板５との間に隙間を確保して、粘弾性体３に補強板５が接触してせん断変形に干渉することを防止している。

よって、この制震ダンパー１Ａにおいても、鋼板２Ａ，２Ｂの間にリブ１４が設けられているので、圧縮力が加わる際に厚み方向の曲げ力に対抗でき、座屈が防止される。特にここでは、反対側の端部にもリブ１５が設けられているので、当該端部でも補強がなされて座屈防止に有効となる。勿論リブ１４，１５があっても鋼板２Ａ，２Ｂの相対変位に影響を与えることはない。
そして、スペーサを鋼板２Ａ，２Ｂに一体成形されたリブ１４，１５としたことで、スペーサを低コストで付与可能となる。

なお、一体型スペーサの形態は上記３つのリブに限らず、数を増減したり、長手方向の長さを変えたり、複数のリブを長手方向へ断続的に形成したり、鋼板から切り起こし形成したり等、適宜変更できる。また、隣接する反対側の鋼板（ここでは２Ａ）に一体型スペーサを設けることもできる。
さらに、制震ダンパーの両端とも一体型のスペーサとする必要はなく、一端側では図１のような別体型を、他端側では図５のような一体型を採用する等、両者の組み合わせは可能である。勿論一端側にのみ一体型のスペーサを設けてもよい。
そして、粘弾性体と補強板との間の隙間の設定は、図７のようなスペーサ板を用いる場合に限らず、フランジ部と補強板との接合面の何れか一方に一体型のリブ等を形成することで隙間が生じるようにしてもよいし、補強板の内面に凹部（逃がし部）を設けて粘弾性体と非接触となるようにしてもよい。また、補強板を平板でなく、フランジ部への取付部分の間（粘弾性体との対向部分）を外側へ膨らむ凸状に折曲形成することで粘弾性体と非接触となるようにすることもできる。

その他、制震ダンパーの配設形態も、上記形態のように制震ダンパーの両端に延長鋼板を接続して配設する構造に限らず、何れか一方にのみ延長鋼板を接続して他方は直接仕口部に連結してもよい。
また、フレーム内で一方の対角線上にのみ配設する場合に限らず、フレームに十分な厚みがあれば、他方の対角線上にも制震ダンパーを配設してＸ状とすることもできるし、いわゆるＫブレース状に配設することもできる。

１，１Ａ・・制震ダンパー、２（２Ａ，２Ｂ）・・鋼板、３・・粘弾性体、４・・フランジ部、５・・補強板、９・・取付部、１２・・スペーサ、１４，１５・・リブ、１６・・スペーサ板、２０・・フレーム、２１・・横架材、２２・・柱、２３，２４・・延長鋼板。

Claims (2)

1. 長手方向へ互い違いにずれた状態で厚み方向に重合される奇数枚の鋼板と、その鋼板の重合部分で各鋼板間に接着状態で介在される粘弾性体とを含んでなり、
   長手方向の少なくとも一方の端部における前記鋼板に、厚み方向に隣接する他の前記鋼板に当接して両鋼板間の間隔を保持すると共に、前記他の前記鋼板の相対移動を許容するスペーサを設けた制震ダンパーであって、
   最外に位置する前記鋼板は、長手方向の側縁がそれぞれ厚み方向の外側へ折曲されて一対のフランジ部を有し、前記最外の前記鋼板同士が、外部のフレーム内への取り付け側端部を除いた前記フランジ部間に跨がって前記鋼板の厚み方向と直交する方向で前記フランジ部に固定される補強板によって連結されており、
   前記最外の鋼板を除く前記鋼板の端部には、前記フレーム内への取付部が、前記補強板よりも前記鋼板の長手方向外側へ突出する長さで一体形成されて、
   前記スペーサは、少なくとも一方の端部の前記取付部において、前記鋼板の短手方向で前記補強板の端部とオーバーラップする位置で前記鋼板に一体成形されて前記補強板の端部よりも前記鋼板の長手方向外側へ突出するリブであることを特徴とする制震ダンパー。
2. 前記補強板と前記粘弾性体との間に隙間が設けられることを特徴とする請求項１に記載の制震ダンパー。

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