JPH10280727A - 複合型ダンパーによる制振架構及び制振方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大地震時及び大地震に比べて遙かに発生頻度
が多い小地震や風荷重による建造物の応答（揺れ）を広
域に低減する複合型ダンパーによる制振架構及び制振方
法を提供する。 【解決手段】 建造物の柱、梁架構の面内にブレース状
に配置された鋼材系の大振幅用ダンパーと、前記大振幅
用ダンパーに直列状に結合された小振幅用ダンパーとの
組み合せから成り、前記小振幅用ダンパーにはその振幅
の大きさを限定するストッパを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、建造物の制振技
術の分野に属し、更に云えば、大地震時はもとより大地
震に比べて遙かに発生頻度が多い小地震や風荷重による
建造物の応答（揺れ）を広域に低減する複合型ダンパー
による制振架構及び制振方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、制振ダンパーの設計指針を、建造
物の安全レベルの応答（層間変位角が１／１００〜１／
２００程度の揺れ）に作用効果を発揮するように行う
と、居住性レベルの応答（層間変位角が１／数万、程度
の揺れ）やコンクリートのひび割れレベル（層間変位角
が１／数千、程度の揺れ）の応答に対しては殆ど減衰力
を発揮しないものとなった。特に鋼材系の制振ダンパー
を使用する場合は、層間変位角が１／１０００程度の揺
れ迄は材料固有の弾性域に留まるため、減衰力を全く期
待できない。

【０００３】そこで従来、大地震時、及び小地震や風荷
重による建造物の応答（揺れ）を広域に低減することを
目的として、複合型ダンパーによる制振架構及び制振方
法の開発が進められている。例えば、特開平３−２４７
８７０号（特許第５６６８３３号）公報に記載された構
造物の制振支持架構及び制振方法は、構造物の架構面内
に配置される鋼製の支持架構材（ブレース）を大振幅用
ダンパーとなし、前記支持架構材に直列状に結合された
制振装置を小振幅用ダンパーとする複合型ダンパーによ
る構成である。前記制振装置は、双方向のプレートを複
数互い違いに積層配置すると共に、各々のプレートで粘
弾性体を挟着せしめ、前記粘弾性体のせん断変形で振動
エネルギーを吸収する構成とされている。

【０００４】また、特開平３−１６１６２８号公報に記
載された制振ダンパーは、構造物の柱、梁架構の面内に
ブレースを介して塑性変形部材を大振幅用ダンパーとし
て配置すると共に、前記大振幅用ダンパーに粘弾性部材
を小振幅用ダンパーとして並列状に結合して組み合せた
複合型ダンパーの構成である。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】

(1)上述した特開平３−２４７８７０号公報記載の制振
技術は、小振幅用ダンパーである制振装置における粘弾
性体の強度を、塑性化する支持架構材の強度以上に設計
する必要があるが、その結果として小振幅時の減衰性能
を大きくできない欠点がある。また、大振幅時にも粘弾
性体が変形するため、大振幅時の減衰効果が小さくなる
欠点もある。更に、小振幅用ダンパーとして弾塑性ダン
パー、粘性体ダンパー、或は摩擦ダンパーなどを使用す
ると、大振幅時にも支持架構材を塑性化させることがで
きなくなるため、これらのダンパーを使用できないとい
う問題もある。 (2)次に、上記特開平３−１６１６２８号公報記載の制
振技術の場合は、大振幅用ダンパーと小振幅用ダンパー
とを並列に結合した構成であるために、小振幅用ダンパ
ーの作用効果が小さくなる欠点がある。特に、同公報に
記載された構成では、実用的な制振効果を望み得ないと
認められ、また、大振幅時に小振幅用ダンパーが破壊さ
れる欠点が認められる。 (3)従って、本発明の目的は、大振幅時にも過大な変形
によって小振幅用ダンパーに損傷が発生せず、また、小
振幅用ダンパーの変形による、大振幅時の大振幅用ダン
パーの作用効果にロスが発生せず、何らかの原因で小振
幅用ダンパーの減衰部材が破損しても、大振幅時には大
振幅用ダンパーがそれなりの作用効果を発揮し、しかも
小振幅用ダンパーとしては弾塑性ダンパー、粘性体ダン
パー、摩擦ダンパー等あらゆるタイプのダンパーを適用
可能な構成に改良した複合型ダンパーによる制振架構及
び制振方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ための手段として、請求項１記載の発明に係る複合型ダ
ンパーによる制振架構は、建造物の柱、梁架構の面内に
ブレース状に配置された鋼材系の大振幅用ダンパーと、
前記大振幅用ダンパーに直列状に結合された小振幅用ダ
ンパーとの組み合せから成り、前記小振幅用ダンパーに
はその振幅の大きさを限定するストッパが設けられてい
ることを特徴とする。

【０００７】また、請求項２記載の発明に係る複合型ダ
ンパーによる制振方法は、建造物の柱、梁架構の面内に
鋼材系の大振幅用ダンパーをブレース状に配置するこ
と、前記大振幅用ダンパーに小振幅用ダンパーを直列状
に結合して組み合せること、及び前記小振幅用ダンパー
にはその振幅の大きさを限定するストッパを設けること
を特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態及び実施例】次に、図示した本発明
の実施例を説明する。本発明に係る複合型ダンパーによ
る制振架構及び制振方法は、主として図１に示した高層
又は超高層建物１をはじめとする建造物の柱、梁架構の
面内に、図２のようにブレース状に配置された鋼材系の
大振幅用ダンパー２と、前記大振幅用ダンパー２に直列
状に結合された小振幅用ダンパー３とを組み合せた複合
型ダンパーの構成で実施される。図２中の符号４が柱、
５が梁である。大振幅用ダンパー２と小振幅用ダンパー
３とを直列状に結合し組み合せるとは、両者の間でダン
パーの作用方向に力の伝達が確実に行われる結合構造を
云う。

【０００９】図２は柱、梁架構の面内の対角線方向にブ
レースとして配置された大振幅用ダンパー２に、小振幅
用ダンパー３が１本の棒状に直線的に組み合わせた実施
例を示している。図３は柱、梁架構の面内に山形状に配
置された大振幅用ダンパー２の山形頂部のブラケット６
と、梁５に取付けたブラケット７との間に小振幅用ダン
パー３を結合して組み合わせた実施例を示している。

【００１０】図４は、柱、梁架構の面内に、下位の梁５
上にはブレースを山形状に配置した支持架構９（降伏し
ない部材。ダンパーではない。）を設け、上位の梁５の
下にはｖ字形に配置した大振幅用ダンパー２を設け、こ
れら上下に略対称な形態の大振幅用ダンパー２と支持架
構９との中間にせん断変形する小振幅用ダンパー３を結
合して組み合わせた実施例を示している。本実施例の場
合、支持架構９と大振幅用ダンパー２とは一見似た形状
であるが、両者の部材断面の大きさ又は材料の特性を異
ならせており、少なくとも支持架構９は降伏しない設計
とされている。

【００１１】上記各実施例の大振幅用ダンパー２は、圧
縮力によって座屈しない設計であることが重要であり、
例えば普通の鋼材に比して小さな応力で降伏する極軟鋼
の如き弾塑性部材でＨ形鋼や円形鋼管を製作し、これに
座屈防止用の補剛材を添わせたアンボンドブレース等が
好適に採用される。次に、前記小振幅用ダンパー３の構
造、形式は、図５又は図８に示した弾塑性ダンパー、図
７に示した粘弾性ダンパーのほか、図示することまでは
省略したが摩擦ダンパー、粘性体ダンパーその他のあら
ゆる種類、タイプのダンパーを適用可能である。いずれ
のタイプのダンパーであれ、本発明は、小振幅用ダンパ
ー３にはその振幅の大きさを限定するストッパ８が設け
られていることを特徴とする。

【００１２】図５に示した小振幅用ダンパー３は、極軟
鋼又は鉛棒の如き弾塑性部材１０の両端部を一対の拘束
部材１１、１２と一体的に固着すると共に、一対の拘束
部材１１、１２は少しピッチの大きいネジ山構造乃至は
鋸歯形状の凹凸を所定の隙間１３を許容して軸線方向に
結合して組み合せた構成であり、前記の凹凸がストッパ
８として設けられている。従って、この小振幅用ダンパ
ー３は、図２又は図３の如く軸方向へ直線的に作動する
複合型ダンパーに好適に適用され、前記した隙間１３の
大きさの限度（たとえば１mm前後）に建造物の応答時の
振幅の大きさを限定する（図５Ａ、Ｂを参照）。

【００１３】図７に示した小振幅用ダンパー３は、左右
のフランジプレート１４、１５から軸線方向に平行に複
数の抵抗プレート１４ａ，１５ａを互い違いに配置し、
これらの抵抗プレート１４ａ，１５ａの間にゴムシー
ト、アスファルトのようにせん断変形して抵抗する粘弾
性体１６を挟持させ、各々貼り合わせて積層した粘弾性
ダンパーとして構成されている。そして、振幅の大きさ
を限定するストッパ８としては、前記の各抵抗プレート
１４ａ，１５ａを積層方向に貫通するストッパピン１７
を、その外径よりも１mm程度口径が大きいピン孔１８の
中に通して、前記直径差の隙間１９の限度に振幅を限定
する構成とされている。従って、この小振幅用ダンパー
３も、図２又は図３の如く軸方向へ直線的に作動する複
合型ダンパーに好適に適用される。

【００１４】また、図８に示した小振幅用ダンパー３
は、普通の鋼材に比べて小さな応力で降伏を開始する
鉛、極軟鋼の如き弾塑性部材２０をＨ型鋼のウェブに用
い、両端のフランジプレート２１、２１および上下の連
結材２２、２２と４辺をそれぞれ一体的に固着する（図
９、図１０）。そして、上位又は下位の一方の連結材２
２にのみ固着された一対の鋸歯形状の拘束部材２４、２
５をその凹凸の水平方向の移動に対する隙間１３が所定
の大きさの応答振幅を限定するように組み合わせた構成
である。弾塑性部材２０は、フランジプレート２１と固
着されているためにせん断変形以外の変形が生じにく
く、また拘束部材２４、２５は弾塑性部材２０の座屈防
止にも有効に働くので、この小振幅用ダンパー３は図４
のようにせん断変形する部分に好適に採用される。

【００１５】もっとも、ストッパの構造、形式は、上記
実施例の限りではない。ダンパーの構造、性能に応じて
適切な機構を採用し実施することができる。いずれにし
ても、本発明の制振架構及び制振方法の場合は、大振幅
用ダンパー２が作用効果を発揮しない小地震や風荷重に
よる建造物の応答、換言すれば、層間変位角が１／１０
００程度までの居住性レベルの応答やコンクリートのひ
び割れレベルの応答に対しては、小振幅用ダンパー３が
減衰性能を発揮して制振作用を奏する。また、層間変位
角が１／１００〜１／２００程度の所謂建造物の安全レ
ベルの応答に対しては、先ず小振幅用ダンパー３は限定
された振幅の大きさに於てストッパ８により減衰性能を
発揮しない静的状態となる。そして、大振幅用ダンパー
２が、その弾塑性効果により減衰作用を発揮して制振作
用を奏する。前記のようにストッパ８により固定化され
た小振幅用ダンパー３は、大振幅時の過大な変形におい
ても損傷又は破壊する心配はなく、しかも小振幅用ダン
パー３の存在が大振幅用ダンパー２の作用効果（制振効
果）にロスを生じさせないのである。

【００１６】

【本発明が奏する効果】本発明に係る複合ダンパーによ
る制振架構及び制振方法は、複合型ダンパーが本来奏す
る作用効果、即ち大振幅用ダンパー２が作用効果を発揮
しない小地震や風荷重による建造物の応答（居住性レベ
ルの応答やコンクリートのひび割れレベルの応答）に対
しては、小振幅用ダンパー３が減衰性能を発揮して制振
作用を奏する。また、所謂大地震時の建造物の安全レベ
ルの応答に対しては、大振幅用ダンパー２がその弾塑性
効果により減衰作用を発揮して制振作用を奏する。

【００１７】とりわけ、前記大地震時の応答において
は、小振幅用ダンパー３は限定された振幅の大きさに於
てストッパ８により減衰性能を発揮しない静的状態に固
定化され、小振幅用ダンパー３は、大振幅時の過大な変
形においても損傷、破壊の心配がなく、しかも小振幅用
ダンパー３の存在が大振幅用ダンパー２の作用効果（制
振効果）にロスを生じさせない。よって、小振幅用ダン
パーには安価で減衰性能の大きい弾塑性型ダンパーその
他のあらゆる構造形式のものを採用することができるの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制振架構及び制振方法が実施される建
物の立面図である。

【図２】図１のＸ部に複合型ダンパが適用された実施例
の正面図である。

【図３】図１のＸ部に複合型ダンパが適用された異なる
実施例の正面図である。

【図４】図１のＸ部に複合型ダンパーが適用された異な
る実施例の正面図である。

【図５】小振幅用ダンパーの一例を示した正面図であ
る。

【図６】Ａはダンパーの圧縮時、Ｂは同ダンパーの引張
り時を示す作用説明図である。

【図７】小振幅用ダンパーの一例を示した斜視図であ
る。

【図８】小振幅用ダンパーの一例を示した斜視図であ
る。

【図９】図８の９−９線矢視の断面図である。

【図１０】図８の１０−１０線矢視の断面図である。

【符号の説明】

１ 建造物 ４ 柱 ５ 梁 ２ 大振幅用ダンパー ３ 小振幅用ダンパー ８ ストッパ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建造物の柱、梁架構の面内にブレース状
   に配置された鋼材系の大振幅用ダンパーと、前記大振幅
   用ダンパーに直列状に結合された小振幅用ダンパーとの
   組み合せから成り、前記小振幅用ダンパーにはその振幅
   の大きさを限定するストッパが設けられていることを特
   徴とする、複合型ダンパーによる制振架構。
2. 【請求項２】 建造物の柱、梁架構の面内に鋼材系の大
   振幅用ダンパーをブレース状に配置すること、前記大振
   幅用ダンパーに小振幅用ダンパーを直列状に結合して組
   み合せること、及び前記小振幅用ダンパーにはその振幅
   の大きさを限定するストッパを設けることを特徴とす
   る、複合型ダンパーによる制振方法。