JPS61290245A - 振動エネルギ吸収装置 - Google Patents

振動エネルギ吸収装置

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JPS61290245A
JPS61290245A JP13343485A JP13343485A JPS61290245A JP S61290245 A JPS61290245 A JP S61290245A JP 13343485 A JP13343485 A JP 13343485A JP 13343485 A JP13343485 A JP 13343485A JP S61290245 A JPS61290245 A JP S61290245A
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隆史 藤田
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Oiles Industry Co Ltd
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    • E04BUILDING
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    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/98Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids

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  • Vibration Prevention Devices (AREA)
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、構造物の防振あるいは免震に供される振動エ
ネルギ吸収装置に係り、特に、材料の塑性変形を利用し
て振動エネルギを吸収するようにした振動エネルギ吸収
装置の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、地震力によって構造物が破壊されるのを防止する
ために、たとえば基礎と構造物本体との間に各種の振動
エネルギ吸収装置を挿設することが行われている。
このような振動エネルギ吸収装置は、エネルギ吸収メカ
ニズムから分類して、流体あるいは粘弾性体の粘性を利
用した粘性方式のものと、材料同志の摩擦を利用した摩
擦方式のもと、材料の塑性変形を利用した塑性方式のも
のとに大別される。
上記の振動エネルギ吸収装置のうち、塑性方式を採用し
たものは、金属材料の塑性変形を利用したものが多く、
他の方式のものに比べて構造が簡単で、低価格であると
言う利点を備えている。エネルギ吸収に直接供される弾
塑性部材としては通常、鉄材、鉛あるいは鉛系合金材が
使用されている。このうち、特に、鉛系の材料は可塑性
に優れており、大変位を伴う振動においても充分な追随
特性を有している。
ところで、材料の剪断変形による弾塑性特性を利用した
従来の振動エネルギ吸収装置は、一般に。
第8図、第9図あるいは第11図に示すように構成され
ている。すなわち、第8図に示すものは。
対象とする2つの構造物の部材1.2にそれぞれ固定板
3.4を互いに対面する関係に固定し、これら固定板3
.4間に、たとえば鉛系材料を円柱状に加工してなる弾
塑性部材5を介挿した構造となっている。なお、各固定
板3.4と弾塑性部材5とはろう接着等によって接合さ
れている。また。
第9図に示すものは2弾塑性部材5の両端部を各固定板
3.4に形成された凹部6,7に嵌入させ。
この嵌合によって弾塑性部材5と各固定板3,4とを結
合させるようにしている。さらに、第11図に示すもの
は、固定板3.4間に1部材1に対して部材2を支持さ
せるための弾性支持体、たとえばラバーベアリング8を
介在させるとともにラバーベアリング8に軸方向に延び
る貫通孔9を設け、この貫通孔9内に矩形断面を持つ螺
旋状コイル10で巻かれた弾塑性部材5を収容したもの
となっている。なお、ラバーベアリング8は、金属板1
1とゴム板12とを交互に積層接合したものとなってい
る。
これらの振動エネルギ吸収装置にあって、地震等によっ
て構造物が振動して1部材1.2間に相対変位が生じる
と1部材1.2fl!]に存在している弾塑性部材5が
強制変位を受ける。この時2弾塑性部材5が塑性変形す
ると、その塑性変形に必要な仕事量に等しいエネルギ損
失が生じ、この結果として部材1,2間の振動エネルギ
が吸収され。
構造物全体の振動応答が減少される。
しかしながら、上記のように構成された従来の振動エネ
ルギ吸収装置にあっては次のような問題があった。
すなわち、第8図および第9図に示したものにあっては
9部材1,2の図中横方向の相対変位によって弾塑性部
材5が繰り返し横方向の変形を受けると、固定板3.4
に近い部分と中央部分との間の曲げおよび引張り状態の
相違により1弾塑性部材5は比較的少ない繰り返し数で
第10図に示すように固定板3,4に近い部分Xがくび
れ、中央部分Yが膨出した形状となる。このため、塑性
変形に要する抵抗力が次第に小さくなり、エネルギ吸収
能力が減少する。そして、最終的にはくびれ部分で弾塑
性部材5が破断して、エネルギ吸収装置としての機能を
喪失する問題があった。一方。
第11図に示すものは2弾塑性部材5の外周に螺旋状コ
イル10を巻き付けているので、第10図で説明したよ
うな問題は少なくなる。しかし、このような構造である
と、構造物の支持材であるラバーベアリング8内に弾塑
性部材5を収容するようにしているので1弾塑性部材5
の保守あるいは交換が非常に面倒なものとなり2弾塑性
部材5のエネルギ吸収性能低下による耐震性の脆弱化に
速やかに対応できない問題がある。すなわち、何度かの
地震あるいは振動により弾塑性部材5が塑性変形を繰り
返すと9弾塑性部材5の組織が変化してエネルギ吸収能
力が低下する。したがって、一般的には1弾塑性部材5
を検査し、所定の特性以下の場合には取り換える必要が
ある。このような交換を行なわないと1次回の地震の場
合に所定の耐震性および信頼性が得られず、構造物の安
全性に重大な影響を及ぼす。しかし、第11図に示す構
造であると2弾塑性部材5がラバーベアリング8内に位
置しているので2弾塑性部材5の特性を簡単に検査する
ことができない。このため、交換のタイミングを誤る虞
れが多分にあった。また。
弾塑性部材5の径方向の変形を拘束するとともに剪断変
形を許すために、螺旋状コイル10を弾塑性部材5の外
周に巻回しているのであるが、このような構造であると
9部材1,2間の相対変位で弾塑性部材5が相対的な変
形力を受けて変形したとき、螺旋状コイル10もそれぞ
れのコイル間で相対変形を受ける。この場合、螺旋状コ
イル10は連続しているので、この螺旋状コイル10に
はねじり力が作用することになる。前述のように螺旋状
コイル10は弾塑性部材5の径方向の変形力を受持って
いるので、結局、この力と上述したねじり力とを加えた
過大な力が螺旋状コイル10に作用することになり、螺
旋状コイル10が破断する虞れがある。もし破断した場
合には径方向の変形に対しての拘束力がなくなるので、
第8図および第9図に示した装置と同様の問題が発生す
ることになる。
〔発明の目的〕
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、エネルギ吸収に供される弾塑性
部材のエネルギ吸収機能をより長期に1って持続させる
ことができるとともに保守点検あるいは交換の容易な振
動エネルギ吸収装置を提供するとことにある。
〔発明の概要〕
本発明によれば、相対変位が生じ得る2つの部材にそれ
ぞれ支持された第1および第2の固定板と、この第1お
よび第2の固定板間に介挿された可塑性を有する弾塑性
部材と、この弾塑性部材中にそれぞれが連絡する関係に
上記弾塑性部材の軸方向および周方向に埋め込まれた上
記弾塑性部材より材料強度が大きく、かつ小径の複数の
補強部材とを備えた振動エネルギ吸収装置が提供される
〔発明の効果〕
地震等のように2つの部材間に相対変位が生じるような
振動力が加わると9弾塑性部材が上記2つの部材間の相
対変位量に応じた塑性変形を繰り返し受ける。この時1
弾塑性部材には1両端部にくびれ部を、また中央部に膨
出部を形成させる力が作用する。しかし1弾塑性部材中
には前記関係に補強部材が埋め込まれているので、この
補強部材の存在によって上述したくびれ部や膨出部の発
生が防止される。このように2弾塑性部材の両端部にく
びれ部が発生するのを防止できるので、このくびれ部の
発生によって少ない繰り返し数で弾塑性部材が破断する
のを防止でき、結局、長期間に亙って弾塑性部材に良好
なエネルギ吸収機能を発揮させることができる。この場
合9周方向に埋め込まれている補強部材同志は軸方向に
埋め込まれている補強部材を介して連絡されているに過
ぎないので1弾塑性部材が塑性変形したとき、上記周方
向に埋め込まれている補強部材には弾塑性部材の径方向
の変形力以外の力は作用しない。つまり、補強部材には
弾塑性部材の径方向の変形力以外の力はほとんど加わら
ない。このため、結果的に補強部材の強度を増加させる
ことでき、なお一層の長寿命化を図ることができる。ま
た、補強部材を弾塑性部材中に埋め込むようにしている
ので。
弾塑性部材の外周面を露出させても何等支承はない。こ
のため、地震終了後に弾塑性部材の現在の状態や特性を
検査することが容易となり、この結果、交換のタイミン
グの誤り防止にも寄与できる。
ざらに、他の装置、たとえばラバーベアリングのような
荷重支持装置とは独立して設置することができるので、
装置の交換の容易化にも寄与できる。
〔発明の実施例〕
以下1本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第1図は2本発明の一実廠例に係る振動エネルギ吸収装
置を実際に対象とする2つの構造物の部材21.22間
に設置した例の側面図である。すなわち、このエネルギ
吸収装置は2部材21.。
22に固定板23.24を互いに対面する関係に図示し
ないボルト等で固定するとともに上記固定板23.24
間に、たとえば鉛で円柱状に形成された弾塑性部材25
を介挿している。そして9弾塑性部材25と各固定板2
3.24とは、たとえばろう接着によって接続されてい
る。
弾塑性部材25内には、第2図から第4図に示すように
、複数の補強部材26が埋め込まれている。この補強部
材26は、この実施例の場合2弾塑性部材25を構成し
ている鉛より引張り強度の大きい鉄で、かつ構造物の剛
性を増すことなしに弾塑性部材25の径方向の変形に坑
することができる太さに形成されたものが用いられてい
る。一部の補強部材27は、軸方向に延びる関係に埋め
込まれており、残りの補強部材28は周方向に延びてそ
れぞれが1つの輪を作る関係に埋め込まれている。軸方
向に延びる関係に埋め込まれた補強部材27は、その両
端部が弾塑性部材25の両端面から突出する長さに形成
されており、第4図に示すように弾塑性部材25内の外
周近くに周方向に等間隔に埋め込まれている。そして、
これら補強部材27の弾塑性部材25外に突出している
部分は、第2図に示すように各固定板23.24に対応
して設けられた有底の孔29.30に差し込まれている
。なお、上記多孔29.30は、それぞれ補強部材27
より大径に形成されている。一方9周方向に延びる関係
に埋め込まれた補強部材28は、軸方向に埋め込まれた
補強部材27の外側に、これら補強部材27を囲み、か
つ補強部材27に溶接等で連絡されてそれぞれが1つの
輪を作る関係に軸方向に等間隔に埋め込まれている。
このような構成であると、地震等によって部材21.2
211に図中横方向の相対変位が生じると。
弾塑性部材25は、第5図に示すような変形を繰り返し
受ける。このため9弾塑性部材25内で塑性変形に必要
なエネルギ消費が起こり、このエネルギ消費によって振
動エネルギ吸収装置としての機能が発揮される。
そして、この場合には、繰り返し変形によって弾塑性部
材25にくびれ部や膨出部が発生しようとしても、この
発生力が補強部材26によって抑えられるので、結局、
くびれ部ヤ膨出部の発生が抑制される。このように、特
に1弾塑性部材25の両端部に起こり易いくびれの発生
を防止できるので、少ない変形繰り返し数で弾塑性部材
25が破断するのを防止でき、エネルギ吸収機能を長期
に亙って良好に発揮させることができる。また。
周方向に埋め込まれている補強部材28同志は軸方向に
埋め込まれている補強部材27を介して連絡されている
に過ぎないので9弾塑性部材25が塑性変形したとき上
記補強部材28には弾塑性部材25の径方向の変形力以
外の力は加わらない。
このため、補強部材として螺旋状コイルを用いたものに
比べて、結果的に補強部材26の強度を増加させること
ができ、なお一層の長寿命化を図ることができる。また
、補強部材26を弾塑性部材25内に埋め込むようにし
ているので1弾塑性部材25の外面を露出させることが
でき、この結果。
地震が収まった時点で速やかに点検、特性検査等を行う
ことができるので、交換のタイミングの誤り防止にも寄
与できる。さらに、他の要素とは独立して設置すること
ができるので、交換の容易化にも寄与でき、結局、前述
した効果を発揮させることができる。
また、この実施例の場合には、軸方向に埋め込まれだ補
強部材27の両端部を弾塑性部材25の両端から突出さ
せ、これら突出部を各固定板23.    ′″24に
対応して設けられた孔29.30に歳入させるようにし
ているので1弾塑性部材25と各固定板23.24との
間の接合部がはがれた場合でも補強部材27と孔29.
30との係止作用で。
いわゆる弾塑性材25が破断した場合と等価な状   
 、態が形成されるのを防止でき、装置としての信頼性
を向上させることができる。また、各固定板23.24
に設けられる孔29.30を補強部材27より大径に形
成しているので、上述した機能を損うことなく弾塑性部
材25の剪断変形時に補強部材27と固定板23.24
とが過度に曲げ変形するのを防止することができる。
なお0本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
なく1種々変形することができる。すなわち、上述した
実施例では、軸方向に埋め込まれた補強部材の両端を突
出させ、突出部分を各固定板に設けられた孔に嵌入させ
ているが1弾塑性部材25と各固定板23.24との間
の接着強度が充分得られるときには、第6図に示すよう
に軸方向に埋め込まれる補強部材27の長さを弾塑性部
材25の長さと等しくしてもよい。また、第7図に示す
ように軸方向に埋め込まれる補強部材27を内側に湾曲
させるようにしてもよい。また、上述した各実施例では
、軸方向に埋め込まれる補強部材を周方向に等間隔に配
列するとともに周方向に埋め込まれる補強部材を軸方向
に等間隔に配列しているが、不均一に配列してもよい。
さらに。
弾塑性部材25の形状は円柱状に限らず角柱状でも良く
、その径および長さはこのエネルギ吸収装置を実際に設
置するときの総数、対象とする構造物の質量、構造物の
剛性、必要とされるエネルギ吸収量および使用する弾塑
性部材の塑性特性によって決定されることは勿論である
。また1弾塑性部材を形成する材料も鉛に限らず、鉛系
合金や鉄等を使用できることは勿論である。さらに、上
述した実施例では荷重支持手段について格別触れていな
いが、ラバーベアリングのように振動変形時も含めて荷
重支持時に縮む荷重支持機構を用いる場合には、2つの
固定板の何れかと、これが支持される部材との間に縮み
分を吸収する手段、たとえば弾性機構を介在させるか、
縮み分に相当する隙間を設けるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る振動エネルギ吸収装置
を実際に2つの部材間に設置したときの側面図、第2図
は同エネルギ吸収装置だけを取り出して示す縦断面図、
第3図は同装置を第2図におけるA−A線に沿って矢印
方向に見た図、第4図は同装置を第2図におけるB−B
線に沿って矢印方向に見た断面図、第5図は同装置がエ
ネルギ吸収動作を行っているときの断面図、第6図は本
発明の別の実施例に係る振動エネルギ吸収装置の縦断面
図、第7図は本発明のさらに別の実施例に係る振動エネ
ルギ吸収装置の縦断面図、第8図お説明するための図、
第11図は従来の振動エネルギ吸収装置のさらに別の例
の縦断面図である。 21.22・・・部材、23.24・・・固定板、25
・・・弾塑性部材、26・・・補強部材、27・・・軸
方向に埋め込まれた補強部材728・・・周方向に埋め
込まれた補強部材、29.30・・・孔。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1 因 s3図 s4図 第7図 第8図       第9図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2つの部材間の相対運動時の運動エネルギを吸収
    するためのものであって、前記各部材にそれぞれ支持さ
    れた第1および第2の固定板と、この第1および第2の
    固定板間に介挿された可塑性を有する弾塑性部材と、こ
    の弾塑性部材中にそれぞれが連絡する関係に上記弾塑性
    部材の軸方向および周方向に埋め込まれた上記弾塑性部
    材より材料強度が大きく、かつ小径の複数の補強部材と
    を具備してなることを特徴とする振動エネルギ吸収装置
  2. (2)前記弾塑性部材は、鉛、鉛系合金、鉄のうちから
    選ばれた1種で形成されたものであることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の振動エネルギ吸収装置。
  3. (3)前記補強部材のうち、軸方向に埋め込まれたもの
    は、周方向に等間隔に配列されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の振動エネルギ吸収装置。
  4. (4)前記補強部材のうち、周方向に埋め込まれたもの
    は、それぞれが1つの輪を形成する関係に配列されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の振動エ
    ネルギ吸収装置。
  5. (5)前記補強部材のうち、軸方向に埋め込まれたもの
    は、その両端部が前記第1および第2の固定板に設けら
    れた孔に嵌入する長さに設定されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項または第3項記載の振動エネル
    ギ吸収装置。
  6. (6)前記第1および第2の固定板に設けられた孔は、
    前記補強部材より大径に形成されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第5項記載の振動エネルギ吸収装置。
JP60133434A 1985-06-19 1985-06-19 振動エネルギ吸収装置 Expired - Lifetime JPH0768994B2 (ja)

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US06/872,410 US4731966A (en) 1985-06-19 1986-06-10 Vibration energy absorber device
DE8686108141T DE3661558D1 (de) 1985-06-19 1986-06-13 A vibration energy absorber device
EP86108141A EP0206183B1 (en) 1985-06-19 1986-06-13 A vibration energy absorber device
NZ216587A NZ216587A (en) 1985-06-19 1986-06-18 Vibration energy absorber for building foundations

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