JPH011837A - エネルギー吸収組立体及び該エネルギー吸収組立体を備える構築物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 木発す１は、建物やこれに類似する建造物等の構築物、
とりわけ、地震やその他の荷重が建物に加わって生じる
エネルギーを吸収して、そうした建物に加わる構造破壊
をできるだけ少なくする構築物に係る。

（従来の技術） 様々な構造を採り入れている建物も、典型的には、垂直
な支柱とこの支柱に連結された水平な床梁とで構成され
ている。一般には、床梁の端部は隣接する支柱に突合わ
せ溶接され、骨組みを所定位置に頑強に固定している。

こうした構造は、構築物に加わる弱い地震または規模の
小さい地震の衝撃または荷重を吸収する一■二で満足の
いくものであるが、そうした地震の衝撃や荷重が比較的
大きな規模になると、支柱と梁からなる構築物では補修
不能な損傷を蒙ってしまい、構築物を解体して建て替え
なくてはならなくなる。

（発明が解決しようとする課題） そうした構造破壊を最小限に留めるために、支柱と梁と
の間に様々な形式の減衰装置を設けてエネルギーの一部
を吸収することが行なわれてきている。しかしながら、
こうした減衰装置では幾つかの理由により今だに不満足
なものである。従って、　＋’ｒ＋ｉ述した形式の構築
体に用いるエネルギー吸収装置に改良を加え、地震力や
他の力、例えば風圧による力を確実に吸収できる装置に
する必要がある。

配管設備またはこれに類似する設備に連結されるエネル
ギー吸収装置が、米国特許第４．［ｆ２０，８８８号に
明らかにされている。この特許では、鼓形またはＸ形状
の構造をした多数のプレート状エネルギー吸収部材が使
用されている。エネルギー吸収部材の第１の端部は壁等
の固定支持面に連結され、またこれら部材の第２の端部
は第１の端部から片持ち状態に支持されている。片持ち
状態に支持されたエレメントの端部には、アームが強固
に連結されている。アームは外向きに突き出していて、
ＭＩ＋長いコネクタの一方の端部に固定された端部を備
えている。コネクタの反対の端部は配管設備またはこれ
に類似する設備に連結されている。

アームの外側端部とコネクタの取付は地点はエネルギー
吸収部材の中央部分すなわち最も狭くなった区域を通る
モ面内に位置し、アームすなわち部材の片持ち端部が移
動するのに伴って部材に加わる引張力と圧縮力を最小限
に留めている。その結果１部材はポ実上バー、クリング
による構造破壊から免れ、部材を長期間にわたり機能的
に働かせることができる。

前述した特許のエレメント構造は、パイプ設備やこれら
に類似するものに関係した一連の構造上の用途では成功
を収めてきているが、構築物の支柱や梁の相対運動に伴
うエネルギーを吸収する用途では今だに改良の余地が残
されている。

これに対し、末完Ｅｌｊによれば、配管用途に比べて変
位ｌ逢の少ない建築物の用途にも利用できる改良された
組立体が得られる。

（課題を解決するための手段） 本発明は１間隔を開けて設けられた一連の金属製のプレ
ート状エレメントを互いに締付は固定される端部ブロッ
クおよびスペーサを介してお互いに連結し、箇々のエレ
メント同士がほぼ平行し、Ｍｔケ体の上側端部から片持
ち状態に延びている。

本発明の一実施例では、エレメントの上側端部は床梁に
強固に連結されている。また片持ち端部はプレート状突
っ張りを介して隣接の支柱に連結され、この支柱に床梁
が枢軸的に取り付けられている。第１の実施例では複数
のポールが使用され、プレートの下側端部はプレートの
上側端部に対して自由に連動することができる。

本発明の第２の実施例では、組立体は鼓形をしたプレー
トからなるエレメントを備えている。エレメントの上側
端部は水平な床梁に強固に固定されている。エレメント
の両方の下側端部には傾斜プレースが固定され、プレー
スの下側端部は下向きＩＬつＱｌいに遠ざかる向きに延
び、下方に位置する後続の床梁に固定されている。

（作用） 本発明の組立体は、構築物のエネルギー吸収ｆ戯力を高
めて、建造物が一般に備えているような構築物の動的荷
重に対する応答性を改善するために使用される。このエ
ネルギー吸収性または減衰性の能力改り効果は１組立体
のプレート状エレメントの降伏点を越えてこれらプレー
ト状エレメントを曲げたり変形させることにより得られ
る。減衰能力を高めることにより、構築物は、例えば地
震や風圧による動的荷重に晒されることがあっても激し
く揺れることがない、第１の実施例のプレート状エレメ
ントの独特な三角形の形状は組立体の型費な要素となっ
ている。こうした構成により。

プレート状エレメントの全長および全幅にわたってほぼ
均一に材料を変形させることができるためである。

本発明の主要な目的は、プレート状エレメントからなる
新規で且つ改良されたエネルギー吸収組立体を提供する
ことにある。前記プレート状エレメントは、支柱と梁か
らなる構築物に組立体を連結できるように配置されてい
る。組立体は構築物のエネルギー吸収能力を高め、構築
物が地震や風等による動的荷重に晒された場合にこの構
築物が損傷しないように保護することができる。

本発明のその他の目的は以下の説明から明らかである。

添付図面に沿って本発明の幾つかの実施例について詳細
に説明する。

（実施例） 参照番号ｌＯが本発明に係るエネルギー吸収組立体の第
１の実施例の全体を示している。このエネルギー吸収組
立体は、間隔の開いた複数のプレート状エネルギー吸収
エレメント１２を備えている。箇々のエレメントは、第
２図に示した形式のものからできている。エレメントは
、第１図に示すように、互いにほぼ平行に垂直位置に配
置されている。各エレメント１２は、矩形の上側部分１
４と、三角形の中央部分１８と、上側部分と中央部分と
を連結する部分１６とを備えている。前記三角形の中央
部分１８は一対の類語縁２０を備えており、これら傾斜
縁２０は下側部分２２に接近するにつれてＴいに収東し
ている。下側部分はほぼ矩形をしており、上側部分１４
よりも形が小さい、Ｌ、側部分１４、中央部分１８およ
び下側部分２２は互いに一体化されている。エレメント
１２は、鉄のような適当な剛性を備えた材料から作られ
ている。

各エレメント１２の上側部分１４は間隔の開いた一対の
穴２４を備えている。第１図に示すように、上側部分１
４、スペーサ３０およびブロック２８を通じて一対のボ
ルト２７が挿入され、このボルトを締め付ければ一対の
端部ブロック２８と複数のスペーサ３０を介して上側部
分１４はＷいに締付は固定される。またナツト２９はボ
ルトを所定位置に固定している。エレメント１２は、ス
ペーサおよび端部ブロックから片持ち状態に外向き且つ
下向きに突き出している。

各エレメント１２は、第２図に示すように、中央部分１
８と下側部分２２の合流地点に最も狭まった区域３１を
備えている。このため中央部分１８はＩｔ実上三角形を
していて、エネルギーの吸収に伴うエレメントの曲がり
は主に区域３１に生ずることになる。

各エレメント１２の下側部分２２は１両側の表面に矩形
の凹所３２を備えている。これら矩形の凹所３２は、下
側部分２２の下側縁３４にほぼ平行に延びている。これ
ら凹所は、第１図に示すように、一部分が円筒形のロー
ラ３６を受は入れるようになっている。ローラはエレメ
ントに対して回転することができ、組立体ｌＯを第４図
に基づいて説明する方法に則って使用する場合には、当
該ローラはニレメン１−１２の下側端部が自由に回転で
きるように保持しておく手段を形成している。

一対の端部ブロック３８が組立体ｌＯの下側端部に設置
されている。各端部ブロック３８は、−方の表面に同じ
大きさの凹所４０を備えている。

これら凹所４０は、第１図に示すようにエレメント１２
の上側部分２２の凹所３２と水平方向に整合した関係に
ある。一対のボルト３９が端部ブロック３８の穴４１を
通り抜け、ナツト３７がボルトにねじ締めされている。

従って、ボルトはニレメンｈ１２の下側端部をカニいに
接合し、接合された箇々のエレメント１２は、端部ブロ
ック３８と凹所３２および４０内の所定位置にあるロー
ラ３６とでそれぞれ締付は固定されている。

プレート状の突っ張り４２が、第１図と第５図に示すよ
うに端部ブロック３８の一方に強固に固定され、この端
部ブロック３８から横に延びている。突っ張り４２は、
端部ブロック３８に隣接する側で露出部分に溶接される
縁を備えている。

突っ張り４２の隣接端部には凹所部分４６が形成され、
ボルト３９のナツト３７との間にクリアランスを設けて
いる。

使用時には、第４図に示すように、組ヴ体ｌＯは昨直な
支柱５０と水モな床梁５２との間にｉ！Ｉ！結される。

支柱５０と梁５２は典型的には構築物。

例えば建物の一部である。また支柱と梁の両者はＩ形梁
またはＨ形梁等の構造からできている。支柱５０は側部
フランジ５４を備え、また梁５２は上下にフランジ５６
を備えている。支柱５０と梁５２にはそれぞれ突起５８
と６０が設けてあり、これら突起はピン６２により互い
に連結される。

従って、梁５２を支柱５０から横に間隔を開けて設置し
、また地震時には支柱５０に対し梁５２をビン６２の廻
りで回転させることができる。

組立体１０の上側端部ブロック２８を梁５２のド側フラ
ンジのド部表面に溶接することにより、組立体１０は梁
５２の下側フランジ５６に結合される。突っ張り４２は
、第５図に示すようにしてブロックの下側端部に溶接さ
れている。また突っ張り４２の外側端部は、第４図に示
すようにして支柱５０の隣接フランジ５４に溶接されて
いる。

従って、組を体ｌＯは支柱５０と梁５２の両者に強固に
固定されている０組立体１０を支柱５０と梁５２に溶接
する方法に代えて、必要に応じ、ポルトまたはその他の
固定具を利用し組立体１０と支＋Ｆおよび梁との間に剛
性のある連結部を設けることもできる。

支柱５０と梁５２を備えた建物が地震または風圧前１Ｋ
に晒されると１組立体１０のエレメント１２は、梁５２
が支柱５０に対して変形する際に生じる多；ｌｉ−のエ
ネルギーを吸収する働きをする。

例えば、支柱が左方向に変形する場合、下側フランジ５
６と支柱との間の隙間は減少し、エレメント１２は第４
図の点線で示すエレメント位置１２Ａまで変形移動する
。この位置はエレメント１２にとって弾性限界を越えて
おり、永久的なひずみを生じている。ニレメン）１２が
形の変ってしまうほど変形し、新たに地震の衝撃や風圧
荷重を：１９実上吸収するのに役立たなくなってしまっ
たような場合には、適宜、組立体ｌＯは交換することが
できる。地震の揺れにより梁５２が第４図で見て時計方
向に回転する場合には１組立体１０のエレメント１２が
エネルギーを吸収し、エレメントは点線の位ｍ１２Ｂ（
第４図）まで変形することが考えられる。エレメント１
２が永久変形を起したとしても、この場合のエレメント
は続けて地震の衝撃または風圧荷重を吸収することもで
きる。従って、永久ひずみが生じた後でも組立体の交換
は必ずしも必要ではない。

組立体ＩＯを用いて構築物のエネルギー吸収性能を高め
、支柱５０と梁５２を持つ構築物の動的荷重に対する応
答性を改善することができる。このエネルギー吸収性ま
たは減衰性の能力改善効果は、ニレメン）１２の降伏点
を越えて組立体ｌＯのエレメントを曲げたり変形させる
ことにより得られる。組立体１０を設けて減衰作用を高
めることにより、支柱５０と梁５２は１例えば地震や風
圧荷重による動的荷重に晒されることがあっても、激し
く揺れることがない、エレメント１２の特殊な形状が組
立体１０の重要な要素となっている。こうしたエレメン
ト１２の形状により、箇々のエレメントの全長および全
幅にわたってほぼ均一に材料を変形させることができる
ためである。

第６図から第１１図には、本発明に係るエネルギー吸収
組立体の他の実施例が示されており、参照番号７０がこ
の実施例の全体を表わしている。

組を体７０は、第８図に示すように、鼓形構造をしたほ
ぼモ行な複数のプレート状エレメント７２から構成され
ている。第８図の例では、プレート状エレメント７２は
三角形の上側部分７４と矩形の下側部分７６を備え、こ
れら両方の部分の間には―シの狭まった区域７８が設け
られている０組立体７０は、一連の上側スペーサ７９、
一対の上側端部ブロック８０およびポルト８１を組立体
の上側端部に備えている。同様に、組立体７０の下側部
分にも端部ブロック８２．スペーサ８４およびポルト８
５が設置されている。

組立体７０は構築物８６（第６図）に用いられるように
作られている。この構築物８６は、適当な方法を用いて
、垂直なスチール製の支柱８８がほぼ水モな床梁９０に
結合されている０例えば、第６図と第７図に示すように
２組立体７０は梁９０の中央部分の下側に取り付けられ
る０組立体７０の端部ブロック８０は梁９０のフランジ
９１に溶接され、エレメント７２は第７図に示すように
梁９０から下向きに延びている。傾斜プレース９４が溶
接により組立体７０の端部ブロック８２に固定されてい
る。プレース９４は互いに遠ざかりながら下向きに延び
、第６図に示すように、下側に位置する床梁９１と隣接
の支柱８８の連結箇所につながっている。

使用時には、第６図と第７図に示すように、組立体７０
はｆｊ！：９０に連結される。地震荷重または地震の＃
撃が構築体８６に加わると、梁９０は梁９１に対し右向
きまたは左向きに運動する。そうした動きに伴って、組
立体７０のエレメント７２は弾性限界を越えて変形し、
永久ひずみが生じる。プレース９４が第７図で見て右向
きに動く場合には、エレメント７２が第７図に示す点線
の位置７２Ａまで変形することが考えられる。プレース
９４が反対向きに移動すれば、エレメント７２は点線７
２Ｂの位置まで変形する。

プレース９４の上側・端部を組立体７０に連結する別の
方法として、一対の三角形のプレート９６（第９図と第
１１図）を第９図に示すようにＭｌ立体７０のド側位置
で端部ブロック８２に設置することができる。箇々のプ
レート９６は、プレースの−に側端部を枢軸的に１漬り
付けるビンｌＯＯを受は入れるための穴９８を備えてい
る。それぞれのプレースは、貫通する穴１０２の付いて
いる間隔の開いた一対の端部部品ｌｏｔを備えている。

第１１図は、プレースの穴１０１とプレート９６の穴９
８を通り抜けるビン１００より、プレース９４の上側端
部がどのようにプレート９６に連結されているかを示し
ている。ビン１００は、エレメント７２の区域７８を通
る平面−ヒに位置している。

なお、本発明の構成を実施態様とともにまとめると以下
の通りとなる。

（１）構築物において、 昨直な支柱と、水平な床梁と、当該床梁の一方の端部に
あってこの床梁の上側部分の付近に位置している、床梁
を支柱に枢軸的に取り付けるための手段と、支柱に連結
され、しかも床梁の下側部分の付近で且つ当該床梁の一
方の端部に近接してこの床梁に連結されたエネルギー吸
収組立体とを有している構築物。

（２）上記（１）記載の構築物において、エネルギー吸
収組立体が、水平方向に間隔を開けられ縦向きに延びて
いる複数のプレート状エレメントと、当該エレメントの
下側端部を支柱に連結する突っ張り手段とを備え、これ
らエレメントの前記下側端部が連動６１１Ｆ、であるよ
うな構築物。

（３）　ｈ記（２）記載の構築物において、箇々のエレ
メントがほぼ三角形の形状をしているような構築物。

（４）上記（２）記載の構築物において、隣接するエレ
メントの隣合ったそれぞれの対の下側端部が間にローラ
を備えているような構築物。

（５）Ｌ記（４）記載の構築物において、箇々のエレメ
ントが、隣接するローラを部分的に受は入れるための凹
所を備えているような構築物。

（６）上記（４）記載の構築物において、エレメントの
下側端部に隣接した一対の端部ブロックと、当該端部ブ
ロックに連結されたボルト手段とが備え付けられ、端部
ブロックの一方を支柱に連結する突っ張りが設けられて
いるような構築物。

（７）］−記（１）記載の構築物において、エレメント
の上側端部付近には当該エレメントを互いに締付は固定
するための締付は固定手段が備え付けられ、当該締付け
１．’ＩＩ定手段が床梁に強固に連結されているような
構築物。

（８）水平方向に間隔を開けて設けられた一連のル直な
支柱と、垂直方向に間隔をＢＨけて設けられた一連の水
平な床梁と、エネルギー吸収組立体とでなる構築物にお
いて、当該エネルギー吸収組ケ体は。

各々が狭まった幅寸法の中央部分を備えている、ほぼ平
行に縦に向けて配置された複数のプレート状エネルギー
吸収エレメントと、これらエレメントの上側端部を互い
に締付は固定する手段と、前記エレメントの下側端部に
連結され、当該エレメントが中央部分で曲がることがで
きるようにする手段と、エレメントの下側端部に連結さ
れていて、ｉ　＋を下側端部をこれより下方に位置する
床梁に連結するためのプレース−Ｌ段とを有している構
築物。

（９）上記（７）記載の構築物において、箇々のエレメ
ントが鼓形をしているような構築物。

（１０）上記（７）記載の構築物において、前記連結手
段が一対の傾斜プレースを備え、これら傾斜プレースは
エレメントの下側端部に接近するにつれて〃いに向けて
酸型しており、プレースの下側端部はド方に位置する床
梁に連結されるような構築物。

（１１）上記（ｌＯ）記載の構築物において、プレース
の上側端部がエレメントの下側端部に連結されているよ
うな構築物。

（１２）上記（１０）記載の構築物において、一対の側
部プレートが備え付けられ、箇々のプレートは三角形を
しており、またエレメントの中央部分に一致して上側部
分を備え、前記プレースが枢軸ピンを介してこの上側部
分に連結されているような構築物。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るエネルギー吸収組立体の止面因
にして、！Ｊ二いに連結されて単一ユニットを構成する
ほぼ水平に間隔を聞けて縦向きに設けられた一連のプレ
ート状エレメントを示している。 第１Ａ図は、第１図の組立体の斜視図である。 第２図は、第１図のｉＶｔ立体のプレートの１つを示す
立面図である。 第３図は、第１図の組立体の一部を構成する一対の下側
端部ブロックの一方を示すｉＦ面図である。 第４図は、本発明のエネルギー吸収組立体を用いてＩｌ
ｌいに連結された支柱と床梁を示す概略図である。 第５図は、エネルギー吸収組立体の一部を拡大して示す
概略図にして、この組立体を暇直な支柱に連結する突っ
張りを示している。 第６図は、一連の支柱と床梁を示す概略図にして、梁の
１つには本発明の他の実施例に係るエネルギー吸収組立
体が取り付けられている。 第７図は、第６図のエネルギー吸収組立体の一部を拡大
して示す概略図にして、この組立体を上側梁と上側梁に
連結する方法を示している。 第８図は、第６図と第７図におけるエネルギー吸収組立
体のプレート状エレメントの１つを示すケ面図である。 第９図は、第６図と第７図のエネルギー吸収組立体の正
面図にして、この組立体を下側に位置する別の床梁に連
結する傾斜プレースが示されている。 第１０図は、第９図のプレースの一方の端部を示す側面
図である。 第１１図は、第６図、第７図および第９図の組立体の側
面図にして、第１θ図のプレースをプレートの組立体に
連結する方法を示している。 １０・・・エネルギー吸収組立体 １２−・・プレート状エレメント １４・書・矩形の内側部分 １８・・・三角形の中央部分 ２２・・・矩形の下側部分 ２４−　＠・ポルト用の穴 ２７・・φボルト ２８・・・端部ブロック ３０・・・スペーサ ３１・・・最も狭まった区域 ３２・−・下側部分の凹所 ３６・・−円筒形のローラ ３８・・・端部ブロック ３９・・−ボルト ４０・・・凹所 ４１−・・ボルト用の穴 ４２・・・突っ張り ５０・・・支柱 ５２・−φ梁 一 代理人　　弁理士　　陽性　蒸圧 （外令名） し− く ムー の す し−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）垂直な支柱と、水平な床梁と、当該床梁の一方の
   端部にあってこの床梁の上側部分の付近に位置している
   、床梁を支柱に枢軸的に取り付けるための手段と、支柱
   に連結され、しかも床梁の下側部分の付近で且つ当該床
   梁の一方の端部に近接してこの床梁に連結されたエネル
   ギー吸収組立体とを有している構築物。
2. （２）水平方向に間隔を開けて設けられた一連の垂直な
   支柱と、垂直方向に間隔を開けて設けられた一連の水平
   な床梁と、エネルギー吸収組立体とでなる構築物におい
   て、当該エネルギー吸収組立体は、 各々が狭まった幅寸法の中央部分を備えている、ほぼ平
   行に縦に向けて配置された複数のプレート状エネルギー
   吸収エレメントと、これらエレメントの上側端部を互い
   に締付け固定する手段と、前記エレメントの下側端部に
   連結され、当該エレメントが中央部分で曲がることがで
   きるようにする手段と、エレメントの下側端部に連結さ
   れていて、当該下側端部をこれより下方に位置する床梁
   に連結するためのプレース手段とを有している構築物。