(57)【要約】【課題】  構造部材に加わる曲げモーメントを低減化させることができるとともに、構造の簡略化を図ることができる履歴ダンパを提供する。【解決手段】  建物の架構１の構面２内にブレースとして設置されるとともに、建物の振動エネルギーを吸収するダンパとしても機能する履歴ダンパ３であって、前記架構１に比較して降伏応力度の小さい材料によって形成されるとともに、一端部７ｃが前記架構１の一部９に接合され、他端部７ｄが前記架構１の他の部分１０に接合される一本の芯材７を備え、前記芯材７の一端部７ｃと中央部７ｅとの間、前記芯材７の他端部７ｄと中央部７ｅとの間にそれぞれ塑性部７ｆ，７ｇが設けられていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の架構の構面内にブレースとして設置されるとともに、建物の振動エネルギーを吸収するダンパとしても機能する履歴ダンパであって、
前記架構に比較して降伏応力度の小さい材料によって形成されるとともに、一端部が前記架構の一部に接合され、他端部が前記架構の他の部分に接合される一本の芯材を備え、
前記芯材の一端部と中央部との間、前記芯材の他端部と中央部との間にそれぞれ塑性部が設けられていることを特徴とする履歴ダンパ。
【請求項２】
前記中央部の周囲に、補剛部材が密着して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の履歴ダンパ。
【請求項３】
前記塑性部と前記補剛部材との間に、ゴムが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の履歴ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の架構の構面内にブレースとして設置されるとともに、建物の振動エネルギーを吸収するダンパとしても機能する履歴ダンパに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブレースとしても機能する履歴ダンパとしては、芯材と、この芯材の周囲に装着された補鋼体とを有するものが知られている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【特許文献１】実開平５−５７１１０号公報
【特許文献２】特開２０００−０８１０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されている発明においては、芯材の中央部に塑性部が設けられている。そのため、芯材の端部が取り付けられるガセットプレートに大きな曲げモーメントが加わることとなり、この大きな曲げモーメントに耐え得る大規模なガセットプレートが必要となって、製造コストが嵩んでしまうといった問題点があった。
また、上述した特許文献２に開示されている発明においては、中間材の両端部に履歴ダンパが設けられており、これにより各履歴ダンパの塑性部とガセットプレートとの距離が狭められ、ガセットプレートに加わる曲げモーメントの大幅な低減化が図られている。しかし、この発明は、２つの履歴ダンパと１つの中間材とを用意しなければならないとともに、これらの部材を溶接等により互いに接合しなければならず、構造が複雑化し、製造工程が増加するとともに、製造コストが嵩んでしまうといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、構造部材に加わる曲げモーメントを低減化させることができるとともに、構造の簡略化を図ることができる履歴ダンパを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明による履歴ダンパは、建物の架構の構面内にブレースとして設置されるとともに、建物の振動エネルギーを吸収するダンパとしても機能する履歴ダンパであって、前記架構に比較して降伏応力度の小さい材料によって形成されるとともに、一端部が前記架構の一部に接合され、他端部が前記架構の他の部分に接合される一本の芯材を備え、前記芯材の一端部と中央部との間、前記芯材の他端部と中央部との間にそれぞれ塑性部が設けられていることを特徴とする。
このような履歴ダンパによれば、塑性部が、芯材の両端部近傍にそれぞれ設けられているので、例えば、ガセットプレート（構造部材）に加わる曲げモーメントを低減化させることができ、かつ架構を構成する柱および梁に加わる曲げモーメントも低減化させることができる。
また、主たる要素としては、一本の芯材のみでよいこととなるので、構造の簡略化を図ることができるとともに、製造工程および製造費の低減化を図ることができる。
【０００６】
本発明による履歴ダンパは、前記中央部の周囲に、補剛部材が密着して設けられるように構成することもできる。
このような履歴ダンパによれば、芯材の中央部が、補剛部材により均等に押圧されるようにして一体化され、断面積が増加しているので、中央部で座屈が発生することなく、安定したダンパの履歴特性を発揮させることができるとともに、軸剛性を大幅に増加させることができる。
【０００７】
本発明による履歴ダンパは、前記塑性部と前記補剛部材との間に、ゴムが設けられるように構成することもできる。
このような履歴ダンパによれば、塑性部と補剛部材との間にそれぞれ、厚さ１mm程度のアンボンド材（ゴム）が配置されているので、変形した塑性部と補剛部材の内面とが擦れ合うことにより発生するおそれのある摩擦熱や異音を防止することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による履歴ダンパによれば、構造部材に加わる曲げモーメントを低減化させることができるとともに、構造の簡略化を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明による履歴ダンパの一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図７は、建物の架構１の構面２内に設置された履歴ダンパ３，３の外観を示す図である。図７に示すように、履歴ダンパ３，３は、架構１を構成する柱４，４と梁５，５によって囲まれた開口部６内において、例えば、一対のブレースとして、略ハ字状に設置されている。
【００１０】
図１および図２に示すように、履歴ダンパ３は、一本の芯材７と、この芯材７の表面７ａおよび裏面７ｂに配置された一対の補剛部材８，８とを主たる要素として構成されたものである。
芯材７は、例えば、極軟鋼によって形成された平面視矩形を呈する板状部材であり、その降伏応力度は、通常の鉄骨もしくは鉄筋コンクリート等により形成された柱４，４および梁５，５に比較して小さいものとなっている。この芯材７は、その一方の端部７ｃが、開口部６の上縁の略中央に設けられて上側の梁５の下面に固定されたガセットプレート９に対して、他方の端部７ｄが、開口部６の下隅に配置されて柱４および下側の梁５に固定されたガセットプレート１０に対して、それぞれ高力ボルト等により結合されている。
また、芯材７の端部７ｃ，７ｄ近傍（すなわち、芯材７の中央部７ｅと各端部７ｃ，７ｄとの間）にはそれぞれ塑性部（降伏部）７ｆ，７ｇが設けられている。これら塑性部７ｆ，７ｇの両長辺側は、芯材７の端部７ｃ，７ｄおよび芯材７の中央部７ｅよりも、その幅寸法（図において上下方向の長さ）が小さくなるように切り欠かれている。
【００１１】
補剛部材８は、芯材７の中央部７ｅに対応して設けられた肉厚部８ａと、芯材７の塑性部７ｆ，７ｇおよび端部７ｃ，７ｄに対応して設けられた薄肉部８ｂとを有してなる、平面視矩形を呈する一対の板状部材である。
肉厚部８ａおよび薄肉部８ｂはそれぞれ、その幅方向（図において上下方向）および長手方向にわたってそれぞれ所定の厚みを有しているとともに、対向する薄肉部８ｂと薄肉部８ｂとの間には、塑性部７ｆ，７ｇを収容するための空間Ｓ（図では過大表現をしているが、実際は１〜２ｍｍ程度）がそれぞれ形成されるようになっている。
図１（ａ）のＩ−Ｉ矢視断面図である図２（ａ）、および図１（ｂ）のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である図２（ｂ）に示すように、芯材７は、その中央部７ｅの表面７ａおよび裏面７ｂが、肉厚部８ａの内表面とそれぞれ当接するように（面接触するように）補剛部材８と補剛部材８との間に挟み込まれているとともに、芯材７と補剛部材８，８とは互いに固定された（一体化された）状態となっている。
なお、芯材７と補剛部材８，８とが当接している（面接触している）部分は、図３にドット（黒点）で示した部分である。
【００１２】
このように構成された履歴ダンパ３に、例えば、図１（ａ）に白抜き矢印で示すような圧縮力（軸力）が地震等の発生により加わった場合、芯材７の塑性部７ｆ，７ｇは、その時の圧縮力（軸力）に応じて、図４に示す座標の原点から実線に沿って左斜め下方向に変位する。すなわち、架構１を構成する柱４，４および梁５，５に比較して降伏応力度の低い芯材７の塑性部７ｆ，７ｇが架構１に先行して降伏し、図１（ｂ）に示すような塑性変形を生じることにより、架構１の振動エネルギーが吸収され、架構１の振動応答が減衰される。この場合、芯材７の中央部７ｅは、その表面７ａおよび裏面７ｂの両面から補剛部材８により均等に押圧されるようにして一体化され、断面積が増加しているとともに、塑性部７ｆ，７ｇよりも幅方向の厚みを小さくしているので、中央部で座屈が発生することなく、安定したダンパの履歴特性を発揮することができるようになっている。
また、図１（ｂ）に示すような塑性変形を生じた塑性部７ｆ，７ｇは、図２（ｂ）に示すように、その先端（すなわち、折り曲げられて補剛部材８の側に張り出した部分の先端）が薄肉部８ｂの内面に当接し、塑性部７ｆ，７ｇの座屈変形が抑制されるようになっている。
【００１３】
上述したように、本発明による履歴ダンパ３は、一本の芯材７と、一対の補剛部材８，８とを主たる要素として構成されており、その構成の簡略化を図ることができるとともに、製造工程および製造費の低減化を図ることができる。
また、塑性部７ｆ，７ｇが、芯材７の端部７ｃ，７ｄ近傍（すなわち、芯材７の中央部７ｅよりもガセットプレート９，１０により近い場所）に設けられているので、ガセットプレート９，１０に加わる曲げモーメントを低減化させることができ、かつ架構１を構成する柱４，４および梁５，５に加わる曲げモーメントも低減化させることができる。
【００１４】
さらに、図３にドット（黒点）で示した芯材７の中央部７ｅが、表面７ａおよび裏面７ｂの両面から補剛部材８により均等に押圧されるようにして一体化されているので、図４に「座屈拘束がある場合」という実線で示すように、局部座屈を抑制することができて、安定したダンパの履歴特性を発揮させることができるとともに、図５（ａ）に示すように、基本諸元および中央部のみに塑性部を有する従来のダンパに比べて軸剛性を大幅に増加させることができる。
図５（ａ）は発明者らが試験により得た試験結果の一例を示すものであり、軸力１５０ton、軸剛性４２０ton／cmのダンパを基本諸元とした場合、例えば中央部のみに塑性部を有する従来ダンパでは４８６ton／cmまで軸剛性を増加できるのに対し、本発明によるダンパでは９６６ton／cmまで増加できる。
なお、この軸剛性は、芯材７の周囲に配置される補剛部材８の（断面）形状を、図６（ａ）〜図６（ｈ）のように変更したり、あるいは芯材７の材料を変更したりすることにより適宜所望の強さ（値）に簡単に調整することができる。
【００１５】
さらにまた、塑性部７ｆ，７ｇの幅寸法を小さくする（すなわち、切り欠き部分を大きくする）と、図５（ｂ）に示すように降伏応力をさらに低下させることができる。すなわち、塑性部７ｆ，７ｇの幅寸法を調整することにより、塑性部７ｆ，７ｇが塑性変形を起こす降伏応力の値を適宜所望の値に調整することができる。  図５（ｂ）は発明者らが試験により得た試験結果の一例を示すものであり、軸力３０tonに低下させた場合の軸剛性の値として、例えば、中央部のみに塑性部を有する従来のダンパで３７５ton／cmであるのに対し、本発明によるダンパでは６０８ton／cmとすることができる。
【００１６】
なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではない。すなわち、上述した実施形態では、芯材７を平面視矩形を呈する板状部材として説明したが、断面視円形を呈する棒状部材とすることもできる。
また、芯材７と補剛部材８，８との一体化は、図３（ｂ）に示すように、芯材７および補剛部材８，８の双方に設けられた複数個（例えば、８個）の貫通孔ｈに通された図示しない高力ボルト等によりなされてもよいし、図３（ｃ）に示すように、補剛部材８，８に設けられた複数個（例えば、４個）の開口部ｏ内をそれぞれ溶接することによりなされてもよい。
さらに、芯材７の塑性部７ｆ，７ｇ（および端部７ｃ，７ｄ）と補剛部材８，８の薄肉部８ｂとの間にそれぞれ、例えばゴムからなる厚さ１mm程度のアンボンド材（弾性部材）が配置されているとさらに好適である。これにより、変形した塑性部７ｆ，７ｇ（および端部７ｃ，７ｄ）と薄肉部８ｂの内面とが擦れ合うことにより発生するおそれのある摩擦熱や異音を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による履歴ダンパの一実施形態を示す概略全体斜視図であり、（ａ）は塑性変形前の状態を示す図、（ｂ）は塑性変形後の状態を示す図である。
【図２】図１に示す履歴ダンパの要部断面図であり、（ａ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ矢視断面図、（ｂ）は図１（ｂ）のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】本発明による履歴ダンパを架構に取り付けた状態を示す概念図であって、（ａ）は図１および図２に示す履歴ダンパを架構に取り付けた状態を示す図、（ｂ）は他の実施形態による履歴ダンパを架構に取り付けた状態を示す図、（ｃ）は別の実施形態による履歴ダンパを架構に取り付けた状態を示す図である。
【図４】本発明による履歴ダンパが有する履歴特性を示す図表である。
【図５】図４に示す図表の第１象限の要部を拡大するとともに、本発明によるダンパと、中央部のみに塑性部を有する従来のダンパと、基本諸元とを比較説明するための図表であって、（ａ）は軸剛性のみを調整した場合、（ｂ）は低降伏軸力高軸剛性のダンパとして調整をした場合の図表である。
【図６】図２と同様の図であって、（ａ）〜（ｈ）はそれぞれ、補剛部材の各種形態を示す図である。
【図７】図１および図２に示す履歴ダンパが架構内に設置された状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    架構
２    構面
３    履歴ダンパ
７    芯材
７ｃ  端部（一端部）
７ｄ  端部（他端部）
７ｅ  中央部
７ｆ  塑性部
７ｇ  塑性部
８    補剛部材
９    ガセットプレート（架構の一部）
１０    ガセットプレート（架構の他の部分）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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