(57)【要約】【課題】従来の座屈拘束ブレースなどのブレース型制振ダンパと比べて、より細身で軽量のブレース型制振ダンパを提供する。【解決手段】ブレース型制振ダンパ１０は、各々が長手方向の圧縮荷重及び引張荷重を受けて伸縮するように塑性変形する複数のブレース芯材１２と、それらブレース芯材の周囲を囲繞してそれらブレース芯材の長手方向に延在するシース部材１６とを備える。シース部材はブレース芯材の各々を所定方向へ膨出させるように彎曲させて保持することで、長手方向の圧縮荷重を受けたブレース芯材の各々に所定の座屈方向の一次座屈モードの座屈を発生させるようにしている。更に、各々が所定の座屈方向に一次座屈モードの座屈を発生したブレース芯材からシース部材へ作用する横方向の荷重がそれらブレース芯材の間で互いに相殺するように、それらブレース芯材の所定の座屈方向が定められている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレース型制振ダンパにおいて、
各々が長手方向の圧縮荷重及び引張荷重を受けて伸縮するように塑性変形する細長い複数のブレース芯材と、前記複数のブレース芯材の周囲を囲繞して前記複数のブレース芯材の長手方向に延在するシース部材とを備え、
前記シース部材は、前記複数のブレース芯材の各々を所定方向へ膨出させるように彎曲させて保持することで、長手方向の圧縮荷重を受けた前記複数のブレース芯材の各々に所定の座屈方向の一次座屈モードの座屈を発生させるように構成されており、更に、
各々が前記所定の座屈方向に一次座屈モードの座屈を発生した前記複数のブレース芯材の長手方向中央部分から前記シース部材の長手方向中央部分へ作用する横方向の荷重がそれら複数のブレース芯材の間で互いに相殺するように、前記複数のブレース芯材の前記所定の座屈方向が定められている、
ことを特徴とするブレース型制振ダンパ。
【請求項２】
前記ブレース芯材は鋼材から成ることを特徴とする請求項１記載のブレース型制振ダンパ。
【請求項３】
前記ブレース芯材は超塑性材料から成ることを特徴とする請求項１記載のブレース型制振ダンパ。
【請求項４】
前記ブレース芯材はその長手方向において断面積を部分的に小さくしてあることを特徴とする請求項１記載のブレース型制振ダンパ。
【請求項５】
前記シース部材は鉄筋コンクリート製ビーム部材から成り、該鉄筋コンクリート製ビーム部材は、該鉄筋コンクリート製ビーム部材の長手方向に延在する複数本の主筋とそれら主筋の周囲を囲繞する帯筋とを備えていることを特徴とする請求項１記載のブレース型制振ダンパ。
【請求項６】
前記鉄筋コンクリート製ビーム部材は、該鉄筋コンクリート製ビーム部材の長手方向に圧縮荷重を導入するプレストレスト・コンクリート鋼線を備えていることを特徴とする請求項５記載のブレース型制振ダンパ。
【請求項７】
前記鉄筋コンクリート製ビーム部材はその外周面を被覆する化粧層を備えていることを特徴とする請求項５記載のブレース型制振ダンパ。
【請求項８】
前記シース部材は、前記ブレース芯材を囲繞する鋼管と該鋼管の内部に充填されたグラウトとから成ることを特徴とする請求項１記載のブレース型制振ダンパ。
【請求項９】
前記シース部材は、前記ブレース芯材の側面ないし側縁に相対滑り可能に当接する鋼材で構成されていることを特徴とする請求項１記載のブレース型制振ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブレース型制振ダンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブレース型制振ダンパは、建築構造物の骨組にブレースとして組込まれ、地震等によってその骨組に大きな変形が生じたときに、振動エネルギを吸収するように機能するダンパである。従来のプレース型制振ダンパとしては、例えば座屈拘束ブレースなどがある。座屈拘束ブレースは１９８０年代後半から開発され、現在では数多くの製品が市販されている。座屈拘束ブレースは、長手方向の圧縮荷重及び引張荷重を受けて伸縮するように塑性変形する鋼材から成るブレース芯材と、長手方向の圧縮荷重を受けたブレース芯材が座屈するのを防止するべくブレース芯材を補剛する座屈拘束用の補剛材とを備えている。座屈拘束ブレースを開示した先行技術文献としては、例えば以下に示す特許文献１、特許文献２などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９１７０４
【特許文献２】特開２００８−００２１３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のブレース型制振ダンパには、その補剛材の太さ及び重量が大きいために、ダンパ全体が大型化及び重量化して建築構造物に組込みにくくなり、従って利用しにくくなりがちであるという問題があった。
【０００５】
本発明はこの問題を解決するべくなされたものであり、本発明の目的は、従来の座屈拘束ブレースなどのブレース型制振ダンパと比べて、より細身で軽量のブレース型制振ダンパを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るブレース型制振ダンパは、各々が長手方向の圧縮荷重及び引張荷重を受けて伸縮するように塑性変形する細長い複数のブレース芯材と、前記複数のブレース芯材の周囲を囲繞して前記複数のブレース芯材の長手方向に延在するシース部材とを備え、前記シース部材は、前記複数のブレース芯材の各々を所定方向へ膨出させるように彎曲させて保持することで、長手方向の圧縮荷重を受けた前記複数のブレース芯材の各々に所定の座屈方向の一次座屈モードの座屈を発生させるように構成されており、更に、各々が前記所定の座屈方向に一次座屈モードの座屈を発生した前記複数のブレース芯材の長手方向中央部分から前記シース部材の長手方向中央部分へ作用する横方向の荷重がそれら複数のブレース芯材の間で互いに相殺するように、前記複数のブレース芯材の前記所定の座屈方向が定められていることを特徴とする。
【０００７】
前記ブレース芯材は、鋼材から成るものとしてもよく、また、超塑性材料から成るものとしてもよい。
【０００８】
前記ブレース芯材は、その長手方向において断面積を部分的に小さくしたものとするのもよい。
【０００９】
前記シース部材は、鉄筋コンクリート製ビーム部材から成るものとし、該鉄筋コンクリート製ビーム部材は、該鉄筋コンクリート製ビーム部材の長手方向に延在する複数本の主筋とそれら主筋の周囲を囲繞する帯筋とを備えているものとするのもよい。
【００１０】
前記鉄筋コンクリート製ビーム部材は、該鉄筋コンクリート製ビーム部材の長手方向に圧縮荷重を導入するプレストレスト・コンクリート鋼線を備えているようにするのもよい。
【００１１】
前記鉄筋コンクリート製ビーム部材は、その外周面を被覆する化粧層を備えているようにするのもよい。
【００１２】
前記シース部材は、前記ブレース芯材を囲繞する鋼管と該鋼管の内部に充填されたグラウトとから成るものとするのもよい。
【００１３】
前記シース部材は、前記ブレース芯材の側面ないし側縁に相対滑り可能に当接する鋼材で構成されているものとするのもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るブレース型制振ダンパは、従来の座屈拘束ブレースなどのブレース型制振ダンパと比べて、より細身で軽量のブレース型制振ダンパとすることができ、そのためより広範に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）〜（Ｆ）は夫々、本発明の第１の実施の形態に係るブレース型制振ダンパの側面図、上面図、縦断面図、及び３つの横断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は夫々、本発明の第２の実施の形態に係るブレース型制振ダンパの横断面図、及び２つの横断面図である。
【図３】本発明の第１及び第２の実施の形態に係るブレース型制振ダンパの作用効果を説明するための模式図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は夫々、本発明の第３の実施の形態に係るブレース型制振ダンパの端部の縦断面図及び横断面図であり、（Ｃ）はその変更形態に係るブレース型制振ダンパの横断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るブレース型制振ダンパ及びその変更形態に係るブレース型制振ダンパの作用効果を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１の（Ａ）〜（Ｆ）に示したのは本発明の第１の実施の形態に係るブレース型制振ダンパ１０である。ブレース型制振ダンパ１０は、建築構造物の骨組にブレースとして組込まれ、地震等によってその骨組に大きな変形が生じたときに振動エネルギを吸収するように機能する。
【００１７】
ブレース型制振ダンパ１０は、長手方向の圧縮荷重及び引張荷重を受けて伸縮するように塑性変形する細長い複数のブレース芯材１２を備えており、それらブレース芯材１２は例えばＳＳ鋼、ＳＭ鋼、ＳＮ鋼、ＬＹ鋼などの鋼材で製作されることもあり、或いは、超塑性材料などで製作されることもあり、更には、それら材料を組合せて製作されることもある。図示例の複数のブレース芯材１２は、２本の帯板状の平鋼板から成るものであり、それら２本の帯板状の平鋼板はそれらの両端において、間に連結鋼板１４を挟んで相互に連結されている。ブレース型制振ダンパ１０を建築構造物に装備する際には、ブレース芯材１２のそれら両端を例えば建築構造物の骨組の柱と梁とに夫々連結するなどして取付けが行われる。
【００１８】
ブレース型制振ダンパ１０は更にシース部材１６を備えており、このシース部材１６は２本のブレース芯材１２の周囲を囲繞して、それら２本のブレース芯材１２の長手方向に延在している。シース部材１６は、１本のＨ型鋼１８と、このＨ型鋼１８の両側面を閉塞するようにしてこのＨ型鋼１８に溶接された一対の鋼板製の側板２０と、シース部材１６の内部に列設された複数対の案内スペーサ２２と、シース部材１６の両端において両側の側板２０の内面に取付けられた２対の案内ブロック２４とで構成されている。
【００１９】
図１の（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は夫々、図１の（Ａ）のＤ−Ｄ線、Ｅ−Ｅ線、Ｆ−Ｆ線に沿った横断面図であり、それら横断面図から明らかなように、シース部材１６は、２本のブレース芯材１２の各々を両側へ、即ち互いから離れる方向へ膨出させるように彎曲させて保持するように構成してあり、これによって、長手方向の圧縮荷重を受けた２本のブレース芯材１２の各々に、その膨出方向の（即ち、所定の座屈方向の）一次座屈モードの座屈が発生するようにしてある。より詳しくは、２本のブレース芯材１２は、複数対の案内スペーサ２２と２対の端部案内ブロックとによって、シース部材１６の長手方向に延在する中心線に対して互いに対称形状を成すようにして保持されている。案内スペーサ２２はＨ型鋼１８のウェブ１８ａの両側面と側板２０の内面とに固設されており、互いに対向する一対の案内スペーサ２２の間に画成されたスペースに、ブレース芯材１２が挿通されている。複数対の案内スペーサ２２は、ピッチＤ（図１の（Ｃ）参照）をもって列設されており、このピッチＤをブレース芯材１２の厚さｔ（図１の（Ｃ）参照）の１０倍以下とすることにより、ブレース芯材１２に長手方向の圧縮荷重が作用したときに、そのブレース芯材１２に二次及びそれ以上の高次の座屈モードの座屈が発生するのを防止して、一次座屈モードの座屈だけが発生するようにしてある。尚、案内スペーサ２２の構成形態としては、図示例のような離散形の案内スペーサとする以外にも、様々な構成形態とすることが可能である。
【００２０】
２本のブレース芯材１２の座屈方向を上記のように予め定めてあるため、それらブレース芯材１２は、図３に示したように長手方向の圧縮荷重Ｐを受けたならば各々がその膨出方向に（即ち、所定の座屈方向に）一次座屈モードの座屈を発生し、そして、それら２本のブレース芯材１２の夫々の長手方向中央部分から両側の側板２０の長手方向中央部分へ（従って、シース部材１６の長手方向中央部分へ）作用する横方向の荷重Ｗ１、Ｗ２が、それら２本のブレース芯材１２の間で互いに相殺するようになっている。
【００２１】
それらの荷重Ｗ１、Ｗ２は、シース部材１６の両側の側板２０とＨ型鋼１８とを介して伝達して相互に打消し合うため、シース部材１６の軸心を彎曲させる曲げモーメントとしては作用しない。従来の座屈拘束ブレースでは、ブレース芯材に圧縮荷重が作用したときには、そのブレース芯材から座屈拘束用の補剛材に、その補剛材の軸心を彎曲させる曲げモーメントが作用していたため、補剛材を太く大重量のものとせざるを得なかったのに対して、そのような曲げモーメントが作用しないことは、本発明の大きな利点を成すものである。
【００２２】
図１の実施の形態では、ブレース芯材１２は、シース部材１６の内部の空間に収容されていて、案内スペーサ２２及び端部案内ブロック２４によって離散的に案内されているため、このブレース芯材１２を、その長手方向において断面積が変化するものとすることができる。例えばブレース芯材１２を、その長手方向において断面積を部分的に小さくすることで、その断面積の小さい部分に軸ひずみを集中させるようにするのもよい。また、ブレース芯材１２を、その長手方向において断面積を段階的に変化するようなものとするのもよく、そのようにすれば、ブレース芯材１２に長手方向の圧縮荷重及び引張荷重が作用したときに、ブレース芯材１２が段階的に塑性化するようにすることができるため、ブレース型制振ダンパを取付けた建築構造物の振動エネルギを、小振幅の振動から大振幅の振動に至るまで良好に吸収することが可能となる。
【００２３】
図２の（Ａ）〜（Ｃ）に示したのは本発明の第２の実施の形態に係るブレース型制振ダンパ３０である。このブレース型制振ダンパ３０は、図１のブレース型制振ダンパ１０と同様に、長手方向の圧縮荷重及び引張荷重を受けて伸縮するように塑性変形する細長い複数のブレース芯材３２を備えており、それらブレース芯材３２は２本の帯板状の平鋼板から成り、それら２本の帯板状の平鋼板はそれらの両端において、間に連結鋼板３４を挟んで相互に連結されている。
【００２４】
ブレース型制振ダンパ３０は更にシース部材３６を備えている。このシース部材３６は図１のシース部材１６とは異なり、鉄筋コンクリート製ビーム部材から成るものである。この鉄筋コンクリート製ビーム部材３６は、２本のブレース芯材３２に対してアンボンド状態でそれらブレース芯材３２の周囲を囲繞しており、それらブレース芯材３２の長手方向に延在している。ブレース芯材３２の両端は鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の両端から外部へ突出している。
【００２５】
鉄筋コンクリート製ビーム部材３６は、この鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の長手方向に延在する複数本の主筋３８と、それら主筋３８の周囲を囲繞する帯筋４０とを備えている。この鉄筋コンクリート製ビーム部材３６を製作する際には、例えば、型枠内に主筋３８及び帯筋４０を配筋し、また、表面にグリースなどの適当なアンボンド剤を塗布したブレース芯材３２を型枠内に適切に位置付けた上で、その型枠内にコンクリートを打設して充填するようにすればよい。尚、その他の適宜の製作工程とすることも可能である。
【００２６】
図２の第２の実施の形態では、ブレース芯材３２が、アンボンド状態で当接している鉄筋コンクリート製ビーム部材３６のコンクリートの表面によって案内されるという点において、第１の実施の形態と異なっているが、このブレース芯材３２の形状は、図１の実施の形態のブレース芯材１２と同一であり、従って、この図２の実施の形態に係るブレース型制振ダンパ３０によっても、図３を参照して説明したのと同じ作用効果が得られる。即ち、図２の実施の形態においても、長手方向の圧縮荷重を受けて各々が所定の座屈方向に一次座屈モードの座屈を発生した２本のブレース芯材３２の夫々の長手方向中央部分からシース部材である鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の長手方向中央部分へ作用する横方向の荷重が、それら２本のブレース芯材１２の間で互いに相殺するようになっている。
【００２７】
そして、それら２つの荷重は、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６のコンクリートを介して、また主として鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の長手方向中央部分の帯筋４０を介して伝達して相互に打消し合うため、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の軸心を彎曲させる曲げモーメントとしては作用しない。これによって、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６を、細身で軽量のものとすることが可能となっている。
【００２８】
また、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６にプレストレスト・コンクリート鋼線（ＰＣ鋼線）を装備するのもよい。その場合には、複数のＰＣ鋼線を鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の長手方向に延在させ、それらＰＣ鋼線によって、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の長手方向に圧縮荷重を導入することで、補剛材である鉄筋コンクリート製ビーム部材３６を更に細身で軽量のものとすることができる。
【００２９】
鉄筋コンクリート製ビーム部材３６は、その鉄筋量を適切に設定することにより、この鉄筋コンクリート製ビーム部材３６にひび割れが発生してもその剛性が大きく低下することがなく、なお充分な機能を果たすことができるようにすることができる。また実際に、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６にひび割れが発生するのを防止することよりも、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の太さ及び重量をできるだけ小さくする方が大きな利点が得られることが多い。ただし、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の外周面にひび割れが発生すると、外観上及び耐久性上の問題が生じることもあるため、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６は、その外周面を化粧層で被覆することが好ましい。また、その化粧層は、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の外周面に塗装により形成され、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の外周面にひび割れが発生したときに弾性伸展し得る弾性塗膜から成るものとするとよい。このような弾性被膜は、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の外周面に発生したひび割れを良好に隠蔽することができ、しかもこのような化粧層は低コストで形成することができる。また、その弾性塗膜は防水性被膜とすれば更に好ましく、そうすることで、ブレース型制振ダンパ１０の耐久性を更に向上させることができる。
【００３０】
また更に、化粧層を上述したような弾性被膜から成るものとする場合には、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の外周面に、帯筋４０と平行に延在する目地を形成するとよい。このような目地を形成することによって、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の外周面に発生するひび割れをその目地の内部に集めることができるため、ひび割れを隠蔽する効果が更に高まる。
【００３１】
別法として、その化粧層を、鉄筋コンクリート製ビーム部材３６の外周面に巻付けられた、例えば薄い鉄板や繊維強化プラスチック板などの化粧薄板から成るものとするのもよい。このような化粧薄板は見映えがするため、それによってブレース型制振ダンパ１０の外観性を更に高めることができる。
【００３２】
図４の（Ａ）に示したのは本発明の第３の実施の形態に係るブレース型制振ダンパ５０の端部の縦断面図であり、（Ｂ）はその横断面図である。ブレース型制振ダンパ５０は、長手方向の圧縮荷重及び引張荷重を受けて伸縮するように塑性変形する細長い複数のブレース芯材５２を備えており、それら複数のブレース芯材５２は、４本の丸鋼棒から成るものである。
【００３３】
ブレース型制振ダンパ５０は更にシース部材５６を備えている。このシース部材５６は４本のブレース芯材５２に対してアンボンド状態でそれらブレース芯材５２の周囲を囲繞しており、それらブレース芯材５２の長手方向に延在している。シース部材５６は、ブレース芯材５２を収容する丸鋼管５６と、この丸鋼管５６の両端部分を除いた内部に充填されたグラウト６０とから成る。このシース部材５６を製作する際には、例えば、表面にグリースなどの適当なアンボンド剤７０を塗布したブレース芯材５６を緩衝材７２を介して丸鋼管５６の内部に適切に位置付けた上で、その丸鋼管５６の内部にグラウトを注入して充填するようにすればよい。尚、その他の適宜の製作工程とすることも可能である。
【００３４】
丸鋼管５６の両端部分の内部空間には、鋼製の端部連結部材６２が夫々に遊嵌されており、各々の端部連結部材６２は鋼板製のエンドプレート６４と、このエンドプレート６４に溶接されたガセットプレート６６とで構成されている。４本のブレース芯材５２はそれらの両端がナット６８を介してエンドプレート６４に締結されている。ブレース型制振ダンパ５０を建築構造物に装備する際には、その両端の端部連結部材６４を例えば建築構造物の骨組の柱と梁とに夫々連結するなどして取付けが行われる。
【００３５】
図５の模式図に示したように、シース部材５６は、４本のブレース芯材５２の各々を、このシース部材５６の径方向外方へ（即ち放射状に互いに離れる方向へ）膨出させるように彎曲させて保持するように構成してあり、これによって、長手方向の圧縮荷重を受けた４本のブレース芯材５２の各々に、その膨出方向の（即ち、所定の座屈方向の）一次座屈モードの座屈が発生するようにしてある。また更に、４本のブレース芯材５２は、シース部材１６の長手方向に延在する中心線に対して互いに対称形状を成すようにしてある。
【００３６】
４本のブレース芯材１２の座屈方向を以上のように予め定めてあるため、図５に示したように、長手方向の圧縮荷重Ｐを受けて、各々がその膨出方向に（即ち、所定の座屈方向に）一次座屈モードの座屈を発生した４本のブレース芯材５２の夫々の長手方向中央部分から、シース部材５６の長手方向中央部分へ作用する横方向の荷重が、それら４本のブレース芯材５２の間で互いに相殺するようになっている。
【００３７】
それらの荷重は、シース部材５６の丸鋼管５６の中に充填されたグラウトを介して、そして更に丸鋼管５６を介して伝達して相互に打消し合うため、シース部材５６の軸心を彎曲させる曲げモーメントとしては作用しない。これによってシース部材４６を細身で軽量のものとすることができるようになっている。
【００３８】
図４の（Ｃ）に示したのは図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示したブレース型制振ダンパ５０の変更例に係るブレース型制振ダンパ５０’である。ブレース型制振ダンパ５０のシース部材５６が丸鋼管５８を用いて構成したものであったのに対して、このブレース型制振ダンパ５０’のシース部材５６’は角鋼管５８’を用いて構成してあり、その中にグラウト６０を充填し、ブレース芯材５２を保持するようにしたものである。その他の点に関しては上で説明したブレース型制振ダンパ５０と同一の構造としてある。ブレース型制振ダンパ５０と、ブレース型制振ダンパ５０’とはいずれも、ブレース芯材５２の両端に雄ねじ部を形成し、それら雄ねじ部を、ナット６８を介して端部連結部材６２に締結した構造であるため、ブレース芯材５２の実効長さの調節を容易に行うことができる。
【００３９】
本発明に係るブレース型制振ダンパは、以上に説明したシース部材１６、３６、５６、５６’以外のその他の形態のシース部材を備えた構成とすることも可能である。例えば、シース部材を、ブレース芯材の側面ないし側縁に相対滑り可能に当接する鋼材だけで構成したものとすることも可能であり、その鋼材としては、鋼管を使用してもよく、また形鋼を使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るブレース型制振ダンパは、従来の座屈拘束ブレースなどのブレース型制振ダンパと比べて、より細身で軽量のブレース型制振ダンパとすることができ、そのためより広範に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  ブレース型制振ダンパ
１２  ブレース芯材
１６  シース部材
３０  ブレース型制振ダンパ
３２  ブレース芯材
３６  シース部材
５０  ブレース型制振ダンパ
５２  ブレース芯材
５６  シース部材
５０’ブレース型制振ダンパ
５６’シース部材
【図１】
2011058260.tif 000003
【図２】
2011058260.tif 000004
【図３】
2011058260.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011058260.tif 000007