JPH04119231A - 弾塑性ダンパユニットの施工法 - 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〕 この発明は弾塑性ダンパとこれに外力によって軸力を加
えない状態にこれを把持する治具とから構成される、弾
塑性ダンパユニットに関するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

構造的に絶縁され、相対変位を生ずる構造物間や構造部
材間等に設置され、地震時等に構造物に入力する振動エ
ネルギーを吸収する、板状や１回転体形状の弾塑性ダン
パを出願人はこれまで数多く提案している。

板状のダンパは高さ方向の中間部に開けられる開口が、
また回転体形状のダンパは外形が外力による曲げモーメ
ント分布に近（以した形状をすることによっていずれも
小型でありながらエネルギーの吸収効率が高い、設置場
所を選ばない、等の利点を持っている。

反面、この種の弾塑性ダンパは外力に垂直な方向の両端
で構造部材等に固定され、板状ダンパは面内の一方向の
外力に対し、また回転体形ダンパは二方向の外力に対し
てせん断力を負担しながら弾塑性変形することによりエ
ネルギー吸収能力を発揮するものであるが、同時に、せ
ん断力作用方向の、構造部材間等の相対変位の増大に伴
ってこれに直交する方向、すなわち取付端方向にも変位
差を生じ、この変位差はダンパに予定していない軸方向
力を強制的に加えることになる。

この軸力はせん断力とともに作用することによってダン
パに所期の能力発揮以前に座屈等の不安定な現象を生じ
させ、そのエネルギー吸収能力を定性的、且つ定量的に
コントロールすることを不可能にする、という影響を与
える。

この発明はこの取付端方向に作用する軸力によるダンパ
の弱点に着目してなされたもので、この問題を克服する
構造の装置を新たに提案しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明ではダンパの取付端方向の両端を把持する把持治
具の一方をダンパの軸方向に相対移動自在にダンパに接
続することによりダンパの軸方向の移動を拘束せず、こ
れに軸力を作用させない、すなわち常に純粋にせん断力
のみを負担させる状態を維持し、ダンパの望外変形能力
を十分に発揮させる。

装置は距離を隔てて切り離される構造部材間。

または非構造部材間、もしくはその両者間に跨設される
弾塑性ダンパと、その両端を把持し、構造部材、または
非構造部材に固定される一対の把持治具とが１組のユニ
ットとなり、弾塑性ダンパは外力作用方向に弾塑性変形
してエネルギーを吸収する、回転体形状のダンパ部と、
把持治具に支持される両端の支持部とからなり、支持部
の一端がその側の把持治具に固定され、他端が前記した
ようにその側の把持治具に軸方向に相対移動自在に差し
込まれる。

〔実施例〕

以下本発明を一実施例を示す図面に基づいて説明する。

この発明のダンパユニットＵは第１図−１，ＩＩに示す
ようにエネルギーの吸収を行う弾塑性ダンパ（以下ダン
パ）１と、その両端を支持して構造部材Ｓ１や非構造部
材Ｓ２に設置する一対の把持治具２１，２□とが組とな
って構成される。

ダンパｌは第２図、第３図に示すように相対的に断面が
縮小化し、降伏耐力が低下したダンパ部１ａとその両端
の、把持治具２＋、　２ｚに支持される支持部１ｂ、　
ｌｂとからなり、少な（ともダンパ部１ａは軸に垂直な
面内の任意の方向の外力に対して機能可能な、回転体形
状をしている。

またこのダンパ部１ａは支持部１ｂ、　ｌｂ間に軸に垂
直に働くせん断力によって軸方向に沿って変化する曲げ
モーメント分布に対応した立面形状をしている。

すなわち、両側の支持部１ｂ、　ｌｂが共に軸に対する
回転を拘束されて支持され、ダンパ部１ａがせん断変形
を生ずる場合は第２図−■、Ｈに示すように中央部がく
びれた鼓形の形状に、また−方の支持部１ｂが回転を拘
束されない状態に支持され、片持ち梁成に曲げ変形を生
ずる場合は第３図−Ｉ、ＩＩに示すように回転自由な支
持部１ｂに向かって次第に先細りとなった釣り鐘形の形
状にそれぞれ形成される。このダンパ部１ａの加工は例
えば円形断面の鋼棒の中間部を切削加工することにより
行われる。

いずれの場合も、立面形状が曲げモーメント分布に対応
することによってダンパ部１ａは軸方向の全長に亘って
均等に降伏し、効率的にエネルギーを吸収する。

また特に第３図に示す、片持ち梁式に変形するダンパ１
の、相対移動側の支持部１ｂはその移動と回転移動が円
滑に行われるよう、球状、もしくはそれに近い形状をし
ている。

第２図、第３図の各Ｉはダンパ部１ａを支持部１ｂから
連続的に加工した場合で、ダンパ部１ａの径が大きい場
合、■は支持部１ｂより断面を縮小化した中間部に加工
を加え、支持部１ｂに対して径が小さい場合の製作例で
あり、これら径の大小は設定されるエネルギーの吸収能
力に応じて選択される。この能力の相違する複数個のダ
ンパ１を組み合わせることにより一箇所に集合するダン
パ１の総合的な剛性や降伏耐力、変形性能等の特性を任
意に可変に設定することができる。

把持治具２２，２□は第１図に示すようにダンパ１の両
端に位置し、その支持部１ｂ、　ｌｂ側にこれが挿入さ
れる埋込み穴２ａが穿設されたもので、いずれか一方（
２１）はダンパ１の一方の支持部１ｂを固定し、他方（
２□）は他方の支持部１ｂをダンパ部１ａの軸方向の相
対移動を許容する状態に把持する。

第１図−Ｉは両支持部１ｂ、　ｌｂの回転が拘束される
、第２図に示すダンパ１の支持例で、■は一方の支持部
１ｂの回転が拘束されない、第３図に示すダンパ１の支
持例である。

支持部１ｂを固定する側の把持治具２１は、■に示すよ
うに埋込み穴２ａと支持部１ｂとの隙間にモルタル等の
充填固定材３を注入する。もしくは■に示すように埋込
み穴２ａと支持部１ｂにそれぞれ雌ネジと雄ネジを形成
し、支持部１ｂを埋込み穴２ａに螺合する等の手段によ
り支持部１ｂを固定する。

相対移動する側の把持治具２□の埋込み穴２ａは図示す
るように相対移動量を見込んだ深さを持ち、支持部１ｂ
の外周との間には僅かな隙間が設けられ、この隙間には
必要に応じてオイル等の潤滑剤を封入する等の摩擦低減
の処理が加えられる。

第４図−１〜ｍは固定側の把持治具２１の製作例を示し
たものであるが、埋込み穴２ａの断面はダンパ１の支持
部１ｂのそれと同形状、実施例では円形に明けられ、外
部には構造部材Ｓ１や非構造部材Ｓ２に固定されるため
のアンカー棒２ｂが突設される。アンカー棒２ｂは埋込
み穴２ａが穿設される面以外の面から突出し、その外周
には例えば鉄骨造の構造部材３１等へのボルト接合や、
鉄筋コンクリート造の構造部材Ｓ６等への定着のための
ネジ等が形成される。

第５図−■〜■は相対移動側の把持治具２□の製作例を
示したものであるが、埋込み穴２ａの深さが大きい他は
固定側の把持治具２．と同様の形状をしている。

この第５図に示す把持治具２□はダンパ１の軸方向の相
対移動のみを許容し、それに垂直な面のいずれの方向に
も相対移動を拘束することによりダンパ１をその面内の
任意の方向に機能させる場合の製作例であるが、第６図
−■〜■に示すように埋込み穴２ａを軸に直交する一方
向に長い長孔状に形成し、その方向の移動を拘束しない
ことによりダンパ１を特定の一方向にのみ機能させ、そ
れに直交する方向には外力を負担させない構造とするこ
とができる。

第７図−ト１はダンパユニットＵのコンクリート造の構
造部材Ｓ３等への組み込みの施工性を考慮し、相対移動
側の把持治具２□の埋込み穴２ａの深さをダンパ１の全
長が納まる大きさに明けた場合の製作例を示したもので
ある。

この場合、ダンパユニットＵは第８図−■に示すように
相対移動側の把持治具２□を上側に配置し、この把持治
具２□内にダンパ１を格納した状態で型枠に支持されて
据え付けられ、コンクリートの打設、硬化による構造部
材Ｓ３等への定着後、■に示すようにそのままダンパ１
を落下させて固定側、すなわち下側の把持治具２．の所
定位置に固定する、という要領でダンパユニットＵの設
置が行われる。

ダンパユニットＵは構造部材ｓｌ、　ｓ１間、または非
構造部材ＳＩ　５２間、もしくは両者Ｓ、、　５２間に
跨設されるが、以下本ダンバユニッ）Ｕの構造部材Ｓ＋
＋　または非構造部材Ｓ２への具体的な設置例を説明す
る。図中、ダンパユニッ）Ｕは一部棒状に簡略化して示
しである。

第９図の実施例は柱・梁のフレーム内の上下の梁に接続
し、中間部で互いに距離を隔てて切り離された、鉛直荷
重を負担せず、水平力にのみ抵抗可能な構造部材Ｓ、、
　Ｓ、である壁間にダンパユニッ）Ｕを設置した場合、
第１０図の実施例は同様に上下の梁に接続し、鉛直荷重
を負担しない、構造部材Ｓ、、　Ｓ、である間柱間に設
置した場合、第１１図の実施例は構造部材Ｓ、である梁
と非構造部材Ｓ２のカーテンウオールのパネルとの間に
設置した場合である。

第１１図の実施例では、ダンパユニットＵは外力によっ
てパネルと梁間に相対変位を生ずる箇所、すなわちパネ
ルが上階の梁に支持される吊下げ弐の場合には下側に、
下階の梁に支持される床置き式の場合には上側に設置さ
れる。

以上の実施例ではダンパユニッ）Ｕはダンパ部１ａの軸
が鉛直を向いて設置される結果、これが跨る構造部材Ｓ
１や非構造部材３２間の任意の水平方向の相対変位時に
作動する。

第１２図の実施例は第１０図の実施例と同様に構造的に
絶縁された構造部材Ｓ、の梁と構造部材Ｓ１の梁間に、
ダンパ部１ａの軸を水平に向けて設置した場合であるが
、この場合ダンパ１は両梁間の鉛直変位時と紙面に垂直
な一方向の水平変位時に機能することになる。

なお、以上の実施例においてカーテンウオールのパネル
を除く構造部材ＳＩと非構造部材Ｓ２の躯体は鉄骨造、
鉄筋コンクリート造、または鉄骨鉄筋コンクリート造の
いずれかで構成される。

第１３図は隣接し、主として水平方向の相対変位を生ず
る、固有振動数の異なる建物間に本ダンパユニットＵを
跨設した場合の概要を示したものである。■は高さの相
違する建物間、■は高さが等しく、水平剛性が相違する
建物間の場合を示す。再建物の振動特性が等しい場合は
、鉛直方向の相対変位が異なり、高さの等しい■の場合
にも有効である。

その具体例の詳細を第１４図以下に示す。

第１４図の実施例は各建物の構造部材ｓ、、　Ｓ＋であ
るスラブ間に、ダンパ部１ａの軸を水平にして跨設した
場合であり、スラブの面外方向、すなわち鉛直方向と軸
に垂直なスラブの面内方向の相対変位に対して有効な使
用方法である。

スラブのジヨイント部分において面内の二方向にエネル
ギーの吸収を行うには複数個のダンパ１をダンパ部１ａ
の軸を水平面内で直交させて配置すればよく、例えば第
１５図−■に示すように両スラブの端面を、平面上圧い
に噛み合う凹凸面に形成し、その水平二方向に対向する
端面間にダンパユニットＵを跨設することにより解決さ
れる。これにより軸が図においてＸ方向を向いたダンパ
１がＸ方向と鉛直の２方向の相対変位に対して、またＸ
方向を向いたダンパ１がＸ方向とＺ方向の相対変位に対
して有効に機能し、ジヨイント部分で、全体的に３次元
のいずれの方向にもエネルギーの吸収が行われることに
なる。

第１６図、第１７図の実施例は隣接する建物の構造部材
Ｓ、、　Ｓ、としての対向する柱・梁接合部間にダンパ
ユニットＵを水平に跨設した場合で、前者はＲＣ造、ま
たはＳＲＣ造の場合、後者はＳ造の場合の設置例を示す
。

図示するようにＲＣ造、またはＳＲＣ造の場合はアンカ
ー棒２ｂが躯体に定着されることにより、またＳ造の場
合は柱に溶接接合、もしくはボルト接合されることによ
りそれぞれ把持治具２．、２２が固定される。

第１８図、第１９図の実施例は柱・梁接合部から連続し
て張り出し、対向する構造部材Ｓｌ、　Ｓ、の梁間にダ
ンパユニッ）Ｕを水平に跨設した場合である。

前者のＲＣ造、またはＳＲＣ造の場合、ダンパユニット
Ｕは梁のコンクリート内に埋め込まれ、後者のＳ造の場
合は第１９図−Ｈに示すように梁のウェブの両面に並列
して配置される。

第２０図の実施例は第１８図の変形例であり、高さ方向
に互いにレベル差を付けて柱・梁接合部とスラブから張
り出した非構造部材Ｓ２＋　ｓｚの張出部材間にダンパ
ユニットＵを鉛直に向けて設置した場合である。

〔発明の効果〕

この発明は以上の通りであり、ダンパの両端を把持する
一対の把持治具の一方をダンパに、ダンパ部の軸方向の
相対移動を許容する状態に接続したものであるため、ダ
ンパは軸方向力を負担せず、純粋にせん断力のみを負担
する状態に保たれ、軸方向の、構造部材間等の相対移動
によっても不安定化することなく、保有するエネルギー
吸収能力を十分に発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｎ、■は本発明の構成を示した断面図、第２図−
Ｉ、ＩＩ、第３図−Ｉ、ＩＩはダンパの製作例を示した
斜視図、第４図−■は固定側の把持治具の製作例を示し
た斜視図、■、■はそれぞれその平面図、断面図、第５
図−■、第６図−１は相対移動側の把持治具の製作例を
示した斜視図、各■。 ■はそれぞれその平面図、断面図、第７図−■は埋込み
穴内にダンパを格納する場合の把持治具の製作例を示し
た斜視図、■、■はそれぞれその平面図、断面図、第８
図−［１１は第７図に示す把持治具を使用した施工要領
を示した断面図、第９図〜第１１図の各Ｉは本ダンパユ
ニットの設置例を示した立面図、■はその断面図、第１
２図は他の設置例を示した立面図、第１３図−■は隣接
する建物間に設置した場合の概要を示した平面図、■、
■はその立面図、第１４図−■は第１３図の具体例とし
てスラブ間への設置例を示した断面図、■はその平面図
、第１５図−■はスラブ間で面内の二方向に有効にエネ
ルギーを吸収させる場合の設置例を示した平面図、■は
その断面図、第１６図、第１７図の各Ｉは柱・梁接合部
への設置例を示した立面図、■はその平面図、第１８図
、第１９図−■は接合部から張り出した梁間への設置例
を示した立面図、第１９図−■は■の断面図、第２０図
は他の設置例を示した立面図である。 Ｕ・・・・・・ダンパユニット、１・・・・・・ダンパ
、１ａ・・・・・・ダンパ部、１ｂ・・・・・・支持部
、２．．２□・・・・・・把持治具、２ａ・・・・・・
埋込み穴、２ｂ・・・・・・アンカー棒、３・・・・・
・充填固定材、Ｓｌ・・・・・・構造部材、Ｓ２・・・
・・・非構造部材。 第 図 第 図 ■ ！ 第 図 ｑフ Ｉ 第 図 第 ］１ 図 第 図 第 図 ■ 第 図 ■ ■ ■ 第 図 第 図 ■ ■ 第 図 ■ ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）距離を隔てて切り離される構造部材間、または非
   構造部材間、もしくは両者間に跨設される弾塑性ダンパ
   と、その両端を把持し、構造部材、または非構造部材に
   固定される一対の把持治具とから構成されるダンパユニ
   ットであり、弾塑性ダンパは外力作用方向に弾塑性変形
   してエネルギーを吸収する、回転体形状のダンパ部と、
   把持治具に支持される両端の支持部とからなり、支持部
   の一方はその側の把持治具に固定され、他方はその側の
   把持治具にダンパ部の軸方向に相対移動自在に差し込ま
   れていることを特徴とする弾塑性ダンパユニット。