(57)【要約】【課題】繰り返し変形された際においても安定したエネルギ吸収性能を確保する。【解決手段】エネルギ吸収デバイス１０は、一の部材が接合される第１接合部１２と、他の部材が接合される第２接合部１４と、第１接合部１２につながれていると共に板状に形成された第１変形部１８と、第２接合部１４につながれていると共に板状に形成され、第１変形部１８と厚み方向に対向して配置された第２変形部２０と、を備えている。また、エネルギ吸収デバイス１０は、第１変形部１８における第１接合部１２とは反対側の端部と第２変形部２０における第２接合部１４とは反対側の端部とをつなぎ、板状に形成されていると共に湾曲された湾曲部２４を備えている。第１変形部１８及び第２変形部２０の少なくとも一方には、厚み方向に貫通された開口部２２が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の部材が接合される第１接合部と、
他の部材が接合される第２接合部と、
前記第１接合部につながれていると共に板状に形成された第１変形部と、
前記第２接合部につながれていると共に板状に形成され、前記第１変形部と厚み方向に対向して配置された第２変形部と、
前記第１変形部における前記第１接合部とは反対側の端部と前記第２変形部における前記第２接合部とは反対側の端部とをつなぎ、板状で湾曲された湾曲部と、
を備え、
前記第１変形部及び前記第２変形部の少なくとも一方に、厚み方向に貫通された開口部が少なくとも一つ形成されているエネルギ吸収デバイス。
【請求項２】
前記開口部の縁部が、前記第１変形部又は前記第２変形部の厚み方向から見て円形状又は楕円形状に形成されている請求項１記載のエネルギ吸収デバイス。
【請求項３】
前記第１変形部を前記第１接合部から前記湾曲部への方向と直交する方向に二等分する二等分線及び前記第２変形部を前記第２接合部から前記湾曲部への方向と直交する方向に二等分する二等分線の少なくとも一方の二等分線に対して、前記第１変形部及び前記第２変形部の少なくとも一方が、線対称となるよう前記開口部が形成されている請求項１又は請求項２記載のエネルギ吸収デバイス。
【請求項４】
前記第１変形部の形状及び寸法が、前記第２変形部の形状及び寸法と同じ形状及び寸法に設定されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のエネルギ吸収デバイス。
【請求項５】
前記第１変形部を前記第１接合部から前記湾曲部への方向に二等分する二等分線及び前記第２変形部を前記第２接合部から前記湾曲部への方向に二等分する二等分線の少なくとも一方の二等分線上に、前記開口部が形成されている請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のエネルギ吸収デバイス。
【請求項６】
前記第１接合部及び前記第２接合部には、前記一の部材又は前記他の部材を接合するための接合部材が挿通される複数の接合部材挿通孔がそれぞれ形成されており、
一の前記接合部材挿通孔から一の前記開口部までの距離と、他の前記接合部材挿通孔から一の前記開口部までの距離と、が同じ距離に設定された請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のエネルギ吸収デバイス。
【請求項７】
建物の水平方向に間隔をあけて建物の上下方向に延在する一対の縦材と、前記一対の縦材の上端部及び下端部を建物の水平方向につなぐ一対の横材と、を有するフレーム部と、
前記一対の縦材の間かつ前記一対の横材の間に配置され、前記フレーム部が変形されることで前記第２接合部の前記第１接合部に対する相対位置が変化して、前記第１変形部及び前記第２変形部が変形される請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のエネルギ吸収デバイスと、
を備えた耐力壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ吸収デバイス及び耐力壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１及び引用文献２には、建物の躯体間や制振パネルに設けられたエネルギ吸収デバイス（免震ダンパー、Ｕ字形弾塑性ダンパー）が開示されている。これらの文献に記載されたエネルギ吸収デバイスは、Ｕ字状に湾曲された湾曲部を有して構成されており、地震時にこの湾曲部の両側部分が変形されることで、建物に入力された地震のエネルギが吸収されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６９３６５０号公報
【特許文献２】特開２００９−２７０３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、地震のエネルギが建物に入力されると、エネルギ吸収デバイスの湾曲部の周縁部が繰り返し変形されることが考えられる。この場合においても安定したエネルギ吸収性能を確保できることが望ましい。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、繰り返し変形された際においても安定したエネルギ吸収性能を確保できるエネルギ吸収デバイス及び耐力壁を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載のエネルギ吸収デバイスは、一の部材が接合される第１接合部と、他の部材が接合される第２接合部と、前記第１接合部につながれていると共に板状に形成された第１変形部と、前記第２接合部につながれていると共に板状に形成され、前記第１変形部と厚み方向に対向して配置された第２変形部と、前記第１変形部における前記第１接合部とは反対側の端部と前記第２変形部における前記第２接合部とは反対側の端部とをつなぎ、板状で湾曲された湾曲部と、を備え、前記第１変形部及び前記第２変形部の少なくとも一方に、厚み方向に貫通された開口部が少なくとも一つ形成されている。
【０００７】
請求項１記載のエネルギ吸収デバイスによれば、一の部材と他の部材との相対位置が変化すると、第２接合部の第１接合部に対する相対位置が変化する。これにより、湾曲部を介してつながれた第１変形部及び第２変形部が変形されて、エネルギ吸収デバイスに入力されたエネルギが吸収される。ここで、請求項１記載の本発明では、第１変形部及び第２変形部の少なくとも一方に、厚み方向に貫通された開口部が少なくとも１つ形成されている。これにより、第１変形部及び第２変形部が変形された際に、第１変形部及び第２変形部における開口部の周縁部にひずみを集中させ、変形させ易くすることができる。また、第１変形部及び第２変形部が変形された際に、開口部が形成された変形部（第１変形部及び第２変形部）がつながれた接合部（第１接合部及び第２接合部）に生じるひずみを緩和することができる。その結果、第１接合部及び第２接合部の破損を防止又は抑制しつつ、第１変形部及び第２変形部を繰り返し変形させることができる。すなわち、エネルギ吸収デバイスが繰り返し変形された際においても安定したエネルギ吸収性能を確保できる。
【０００８】
請求項２記載のエネルギ吸収デバイスは、請求項１記載のエネルギ吸収デバイスにおいて、前記開口部の縁部が、前記第１変形部又は前記第２変形部の厚み方向から見て円形状又は楕円形状に形成されている。
【０００９】
請求項２記載のエネルギ吸収デバイスによれば、開口部の縁部が円形状及び楕円形状に形成されている。これにより、第１変形部及び第２変形部における開口部の周縁部に局所的な応力集中が生じることを抑制することができる。
【００１０】
請求項３記載のエネルギ吸収デバイスは、請求項１又は請求項２記載のエネルギ吸収デバイスにおいて、前記第１変形部を前記第１接合部から前記湾曲部への方向と直交する方向に二等分する二等分線及び前記第２変形部を前記第２接合部から前記湾曲部への方向と直交する方向に二等分する二等分線の少なくとも一方の二等分線に対して、前記第１変形部及び前記第２変形部の少なくとも一方が、線対称となるよう前記開口部が形成されている。
【００１１】
請求項３記載のエネルギ吸収デバイスによれば、第１変形部及び第２変形部の少なくとも一方が上記二等分線に対して線対称となるように開口部が形成されている。これにより、開口部が形成された変形部（第１変形部及び第２変形部）が変形される際の変形の芯のぶれが抑制される。その結果、開口部が形成された変形部（第１変形部及び第２変形部）の変形によるエネルギ吸収効率を向上させることができる。
【００１２】
請求項４記載のエネルギ吸収デバイスは、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のエネルギ吸収デバイスにおいて、前記第１変形部の形状及び寸法が、前記第２変形部の形状及び寸法と同じ形状及び寸法に設定されている。
【００１３】
請求項４記載のエネルギ吸収デバイスによれば、第１変形部の形状及び寸法が、第２変形部の形状及び寸法と同じ形状及び寸法に設定されている。これにより、第１変形部及び第２変形部の変形のバランスが良くなり、当該第１変形部及び第２変形部をより均質に変形させることができる。その結果、第１変形部及び第２変形部の変形によるエネルギ吸収効率を向上させることができる。
【００１４】
請求項５記載のエネルギ吸収デバイスは、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のエネルギ吸収デバイスにおいて、前記第１変形部を前記第１接合部から前記湾曲部への方向に二等分する二等分線及び前記第２変形部を前記第２接合部から前記湾曲部への方向に二等分する二等分線の少なくとも一方の二等分線上に、前記開口部が形成されている。
【００１５】
請求項５記載のエネルギ吸収デバイスによれば、開口部が上記二等分線上とはずれた位置に形成されている場合と比べて、開口部が形成された変形部（第１変形部及び第２変形部）が破断されるまでのエネルギ吸収量を高めることができる。
【００１６】
請求項６記載のエネルギ吸収デバイスは、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のエネルギ吸収デバイスにおいて、前記第１接合部及び前記第２接合部には、前記一の部材又は前記他の部材を接合するための接合部材が挿通される複数の接合部材挿通孔がそれぞれ形成されており、一の前記接合部材挿通孔から一の前記開口部までの距離と、他の前記接合部材挿通孔から一の前記開口部までの距離と、が同じ距離に設定されている。
【００１７】
請求項６記載のエネルギ吸収デバイスによれば、一の接合部材挿通孔から一の開口部までの距離と、他の接合部材挿通孔から一の開口部までの距離と、が同じ距離に設定されている。これにより、一の接合部材挿通孔及び他の接合部材挿通孔のどちらか一方の周縁部にひずみが偏って生じることを抑制することができる。
【００１８】
請求項７記載の耐力壁は、建物の水平方向に間隔をあけて建物の上下方向に延在する一対の縦材と、前記一対の縦材の上端部及び下端部を建物の水平方向につなぐ一対の横材と、を有するフレーム部と、前記一対の縦材の間かつ前記一対の横材の間に配置され、前記フレーム部が変形されることで前記第２接合部の前記第１接合部に対する相対位置が変化して、前記第１変形部及び前記第２変形部が変形される請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のエネルギ吸収デバイスと、を備えている。
【００１９】
請求項７記載の耐力壁によれば、フレーム部が変形されると、第２接合部の第１接合部に対する相対位置が変化する。これにより、湾曲部を介してつながれた第１変形部及び第２変形部が変形されて、耐力壁に入力されたエネルギが吸収される。ここで、請求項５記載の本発明では、第１変形部及び第２変形部の少なくとも一方に、厚み方向に貫通された開口部が形成されている。これにより、第１変形部及び第２変形部が変形された際に、第１変形部及び第２変形部における開口部の周縁部を集中変形させ易くすることができる。また、第１変形部及び第２変形部が変形された際に、開口部が形成された変形部（第１変形部及び第２変形部）がつながれた接合部（第１接合部及び第２接合部）に生じるひずみを緩和することができる。その結果、第１接合部及び第２接合部の破損を防止又は抑制しつつ、第１変形部及び第２変形部を繰り返し変形させることができる。すなわち、エネルギ吸収デバイスが繰り返し変形された際においても安定したエネルギ吸収性能を確保できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るエネルギ吸収デバイス及び耐力壁は、繰り返し変形された際においても安定したエネルギ吸収性能を確保できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係るエネルギ吸収デバイスを示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るエネルギ吸収デバイスを示す斜視図であり、有限要素解析を行ったエネルギ吸収デバイスの寸法及び解析条件を示している。
【図３】比較例に係るエネルギ吸収デバイスを示す斜視図であり、有限要素解析を行ったエネルギ吸収デバイスの寸法及び解析条件を示している。
【図４】第１実施形態に係るエネルギ吸収デバイス及び比較例に係るエネルギ吸収デバイスの変位量に対する荷重を示すグラフである。
【図５】第１実施形態に係るエネルギ吸収デバイスを示す側面図であり、各要素に生じる相当塑性ひずみを示すコンタ図である。
【図６】第１実施形態に係るエネルギ吸収デバイスを示す斜視図であり、各要素に生じる相当塑性ひずみを示すコンタ図である。
【図７】比較例に係るエネルギ吸収デバイスを示す側面図であり、各要素に生じる相当塑性ひずみを示すコンタ図である。
【図８】比較例に係るエネルギ吸収デバイスを示す斜視図であり、各要素に生じる相当塑性ひずみを示すコンタ図である。
【図９】繰り返し荷重が入力された第１実施形態に係るエネルギ吸収デバイスを示す側面図である。
【図１０】第２実施形態に係るエネルギ吸収デバイスを示す斜視図である。
【図１１】第３実施形態に係るエネルギ吸収デバイスを示す斜視図である。
【図１２】第４実施形態に係るエネルギ吸収デバイスを示す斜視図である。
【図１３】第５実施形態に係るエネルギ吸収デバイスを示す斜視図である。
【図１４】第１実施形態に係る耐力壁を示す斜視図である。
【図１５】第１実施形態に係る耐力壁においてエネルギ吸収デバイスが設けられた部分を拡大して示す平面図である。
【図１６】第１実施形態に係る耐力壁を示す斜視図であり、地震による荷重が入力されて変形された状態を示している。
【図１７】第２実施形態に係る耐力壁においてエネルギ吸収デバイスが設けられた部分を拡大して示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１を用いて本発明の第１実施形態に係るエネルギ吸収デバイス１０について説明する。
【００２３】
図１に示されるように、本実施形態のエネルギ吸収デバイス１０は、複数箇所に孔加工が施された矩形状の鋼板材の一部がＵ字状に湾曲されること等によって形成されている。ここで、図中に示された矢印Ａ１方向をエネルギ吸収デバイス１０の幅方向と呼び、矢印Ａ２方向をエネルギ吸収デバイス１０の変形方向と呼ぶ。なお、エネルギ吸収デバイス１０の変形方向とは、エネルギ吸収デバイス１０において後述する第１接合部１２及び第２接合部１４から湾曲部２４へ向かう方向である。また、エネルギ吸収デバイス１０の幅方向とは、変形方向と直交する方向で、かつエネルギ吸収デバイス１０において後述する第１接合部１２及び第２接合部１４の厚み方向と直交する方向のことである。さらに、以下、単に幅方向及び変形方向を示して説明する場合は、特に断りのない限り、エネルギ吸収デバイス１０の幅方向及び変形方向を示すものとする。
【００２４】
エネルギ吸収デバイス１０は、一の部材が図示しないボルト及びナット等を介して接合される第１接合部１２と、他の部材がボルト及びナット等を介して接合される第２接合部１４と、を備えている。第１接合部１２及び第２接合部１４は、互いの厚み方向（矢印Ｂ方向）に対向していると共に幅方向及び変形方向に沿って互いに平行に延びる矩形状とされている。また、第１接合部１２及び第２接合部１４には、変形方向の同じ位置において幅方向に間隔をあけて配置された接合部材挿通孔としての一対のボルト挿通孔１６がそれぞれ形成されている。ここで、第１接合部１２とは、一の部材が接合されることにより厚み方向への変形が拘束される部分であり、具体的には、一の部材と重なっている部分のことである。また、第２接合部１４とは、他の部材が接合されることにより厚み方向への変形が拘束される部分であり、具体的には、他の部材と重なっている部分のことである。なお、図１においては、後述する第２変形部２０と第２接合部１４との境界を二点鎖線Ｌ１で示している。
【００２５】
また、エネルギ吸収デバイス１０は、第１接合部１２につながれていると共に当該第１接合部１２から変形方向一方側（矢印Ａ２方向側）に延びる第１変形部１８と、第２接合部１４につながれていると共に当該第２接合部１４から変形方向一方側（矢印Ａ２方向側）に延びる第２変形部２０と、を備えている。第１変形部１８及び第２変形部２０は、互いの厚み方向（矢印Ｂ方向）に対向していると共に幅方向及び変形方向に沿って互いに平行に延びる矩形状とされている。ここで、本実施形態では、第１変形部１８の形状及び寸法が、第２変形部２０の形状及び寸法と同じ形状及び寸法に設定されている。
【００２６】
また、第１変形部１８及び第２変形部２０における幅方向及び変形方向の中央部には、厚み方向に貫通された開口部２２が形成されている。この開口部２２の縁部は、第１変形部１８及び第２変形部２０の厚み方向から見て円形状に形成されている。ここで、図１に示された二点鎖線Ｌ２は、第２変形部２０を変形方向に二等分する二等分線である。そして、この二等分線上に、開口部２２が形成されている。また、図１に示された二点鎖線Ｌ４は、第２変形部２０を変形方向と直交する方向（矢印Ａ１方向）に二等分する二等分線である。そして、開口部２２が第２変形部２０の幅方向の中央部に形成されていることにより、第２変形部２０が二点鎖線Ｌ４に対して線対称となっている。なお、開口部２２は必ず幅方向の中央部に形成されている必要はなく、二点鎖線Ｌ４に対して線対称となるように開口部２２が形成されていてもよい。
【００２７】
また、本実施形態では、第２接合部１４及び第２変形部２０において、一のボルト挿通孔１６から開口部２２までの孔中心間距離（幅方向への距離Ｃ１及び変形方向への距離Ｃ２）と、他のボルト挿通孔１６から開口部２２までの孔中心間距離（幅方向への距離Ｃ１及び変形方向への距離Ｃ２）と、が同じ距離に設定されている。なお、幅方向への距離Ｃ１と変形方向への距離Ｃ２とは、同じ距離であってもよいし異なる距離であってもよい。また、図示は省略するが、第１接合部１２及び第１変形部１８において、一のボルト挿通孔１６から開口部２２までの孔中心間距離と、他のボルト挿通孔１６から開口部２２までの孔中心間距離と、が同じ距離に設定されている。なお、本実施形態では、エネルギ吸収デバイス１０における第１接合部１２から第１変形部１８に掛けての部分及び第２接合部１４から第２変形部２０に掛けての部分の形状及び寸法は、互いに同じ形状及び寸法とされている。
【００２８】
また、エネルギ吸収デバイス１０は、第１変形部１８における第１接合部１２とは反対側の端部と第２変形部２０における第２接合部１４とは反対側の端部とをつなぐ湾曲部２４を備えている。この湾曲部２４は、第１接合部１２から第２接合部１４にかけて内径及び外径がほぼ一定に湾曲されている。なお、図１においては、第２変形部２０と湾曲部２４との境界を二点鎖線Ｌ３で示している。
【００２９】
（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００３０】
以上説明した本実施形態のエネルギ吸収デバイス１０によれば、第１接合部１２に接合された一の部材と第２接合部１４に接合された他の部材との相対位置が変形方向へ変化すると、第２接合部１４の第１接合部１２に対する変形方向への相対位置が変化する。これにより、湾曲部２４を介してつながれた第１変形部１８及び第２変形部２０が変形されて、エネルギ吸収デバイス１０に入力されたエネルギが吸収される。
【００３１】
また、本実施形態のエネルギ吸収デバイス１０では、第１変形部１８及び第２変形部２０に厚み方向に貫通された開口部２２が形成されている。これにより、第１変形部１８及び第２変形部２０が変形された際に、第１変形部１８及び第２変形部２０における開口部２２の周縁部にひずみを集中させることで変形させ易くすることができる。また、上記開口部２２が第１変形部１８及び第２変形部２０に形成されていることにより、第１変形部１８及び第２変形部２０が変形された際に、第１接合部１２及び第２接合部１４に生じるひずみを緩和することができる。その結果、第１接合部１２及び第２接合部１４の破損を防止又は抑制しつつ、第１変形部１８及び第２変形部２０を繰り返し変形させることができる。すなわち、エネルギ吸収デバイス１０が繰り返し変形された際においても安定したエネルギ吸収性能を確保できる。
【００３２】
ここで、第１変形部１８及び第２変形部２０に開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０と、第１変形部１８及び第２変形部２０に開口部２２が形成されていない比較例に係るエネルギ吸収デバイス２６と、の有限要素解析による解析結果について説明する。
【００３３】
図２に示されるように、本解析で用いた第１変形部１８及び第２変形部２０に開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０の厚み寸法Ｔは６ｍｍであり、幅方向への寸法Ｗ１は８０ｍｍである。また、第１変形部１８及び第２変形部２０の変形方向への寸法Ｗ２は３２ｍｍであり、湾曲部２４の内径Ｒ１及び外径Ｒ２はそれぞれ１１．５ｍｍ及び１７．５ｍｍである。さらに、開口部２２の内径Ｄ１は１１ｍｍであり、ボルト挿通孔１６の内径Ｄ２は１１ｍｍである。
【００３４】
また、図３に示されるように、第１変形部１８及び第２変形部２０に開口部２２が形成されていないエネルギ吸収デバイス２６の厚み寸法Ｔ、幅方向への寸法Ｗ１、第１変形部１８及び第２変形部２０の変形方向への寸法Ｗ２、湾曲部２４の内径Ｒ１及び外径Ｒ２、ボルト挿通孔１６の内径Ｄ２は、図２に示されたエネルギ吸収デバイス１０と同一である。
【００３５】
そして、第１変形部１２を固定して、第２接合部１４に変形方向他方側（矢印Ａ２とは反対方向）への荷重Ｐ[ｋＮ]を付加して、第２接合部１４を変形方向他方側へ変位させた。なお、第２接合部１４の第１接合部１２に対する変形方向他方側への変位量をδ[ｍｍ]とする。
【００３６】
図４には、第２接合部１４に付加した荷重Ｐ[ｋＮ]に対する第２接合部１４の変位量δ [ｍｍ]を示すグラフが示されている。この図に示されるように、弾性限度（比例限度）以下の領域では、 開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０及び開口部２２が形成されていないエネルギ吸収デバイス２６の両者に差異がほぼ無いことがわかる。また、開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０の降伏荷重Ｐ１と開口部２２が形成されていないエネルギ吸収デバイス２６の降伏荷重Ｐ２とを比べると、開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０の降伏荷重Ｐ１の方が開口部２２が形成されていないエネルギ吸収デバイス２６の降伏荷重Ｐ２に対して１ｋＮほど低くなっている。この差は、エネルギ吸収デバイス１０の幅方向への寸法Ｗ１等の微調整によりチューニングできるレベルであり、開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０の降伏応力及び初期剛性は、開口部２２が形成されていないエネルギ吸収デバイス２６に対して顕著に低下していないといえる。
【００３７】
図５及び図６には、開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０の第２接合部１４に荷重Ｐが付加された際に各要素に生じる変形及び相当塑性ひずみが示されており、図７及び図８には、開口部２２が形成されていないエネルギ吸収デバイス２６の第２接合部１４に荷重Ｐが付加された際に各要素に生じる相当塑性ひずみが示されている。なお、これらの図においては、ボルト挿通孔１６に挿通されたボルト５０の一部を示している。また、各要素の弾性及び塑性化（ひずみの大きさ）を各要素の濃淡により示している。
【００３８】
図５及び図６に示されるように、開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０では、第１変形部１８及び第２変形部２０において開口部２２が形成された部分（矢印Ｙ１で示された部分）が幅方向に沿って集中的に変形されていることがわかる。また、図７及び図８に示されるように、開口部２２が形成されていないエネルギ吸収デバイス２６においても、第１変形部１８及び第２変形部２０は変形されているが、開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０ほどは板厚方向の塑性化が顕著にみられない。この結果からわかるように、開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０では、開口部２２が形成されていないエネルギ吸収デバイス２６と比べて、第１変形部１８及び第２変形部２０を開口部２２の周縁部が最大変形部となることで安定した変形をさせることができることがわかる。
【００３９】
また、図９には、繰り返し変形が作用した際の（第２接合部１４の第１接合部１２に対する変形方向への相対位置が繰り返し変化した際の）開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０が示されている。この図に示されるように、開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０では、第１変形部１８及び第２変形部２０において開口部２２が形成された部分にひずみが集中する。また、さらにひずみが進展すると、開口部２２を起点として第１変形部１８及び第２変形部２０が破損するようになっている。ここで、第１実施形態のエネルギ吸収デバイス１０では、第１変形部１８及び第２変形部２０を変形方向に二等分する二等分線（二点鎖線Ｌ２（図１参照））上に、開口部２２が形成されている。そして、有限要素による解析によれば、開口部２２が上記二等分線上に形成されている構成では、開口部２２が上記二等分線に対して変形方向にオフセットしている構成と比べて、第１変形部１８及び第２変形部２０で最も拘束が小さく、変形しやすいのが二等分線上であるため、第１変形部１８及び第２変形部２０の破損に至るまでのエネルギ吸収量を高められることが分かっている。また、第１変形部１８及び第２変形部２０が二点鎖線Ｌ４に対して線対称となるように開口部２２が形成されていることにより、第１変形部１８及び第２変形部２０が変形される際の変形の芯のぶれが抑制される。その結果、第１変形部１８及び第２変形部２０の変形によるエネルギ吸収効率を向上させることができる。また、第１変形部１８の形状及び寸法が、第２変形部２０の形状及び寸法と同じ形状及び寸法に設定されていることにより、第１変形部１８及び第２変形部２０をより均質に変形させることができる。その結果、第１変形部１８及び第２変形部２０の変形によるエネルギ吸収効率を向上させることができる。
【００４０】
また、図６に示されるように、開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０では、第１接合部１２に形成されたボルト挿通孔１６の周縁部に生じるひずみが、図８に示された開口部２２が形成されていないエネルギ吸収デバイス２６において対応する部分（矢印Ｙ２で示された部分）に生じるひずみに対して小さくなっていることがわかる。なお、図示は省略するが、開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０では、第２接合部１４に形成されたボルト挿通孔１６の周縁部に生じるひずみも、開口部２２が形成されていないエネルギ吸収デバイス２６において対応する部分に生じるひずみに対して小さくなっている。この結果からわかるように、開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０では、開口部２２が形成されていないエネルギ吸収デバイス２６と比べて、第１接合部１２及び第２接合部１４がボルト挿通孔１６の周縁部を起点として破損することを抑制できることがわかる。これにより、第１接合部１２及び第２接合部１４と当該接合部（第１接合部１２及び第２接合部１４）に接合された部材（一の部材及び他の部材）との接合状態を安定させ、鋼材の保有する変形性能をすべて使い切ることができることがわかる。
【００４１】
また、開口部２２が形成されたエネルギ吸収デバイス１０では、第１接合部１２及び第１変形部１８又は第２接合部１４及び第２変形部２０において、一のボルト挿通孔１６から開口部２２までの距離と、他のボルト挿通孔１６から開口部２２までの距離と、が同じ距離に設定されている。これにより、一のボルト挿通孔１６の周縁部及び他のボルト挿通孔１６の周縁部のどちらか一方に偏ってひずみが生じることを抑制することができる。その結果、第１接合部１２及び第２接合部１４と当該接合部（第１接合部１２及び第２接合部１４）に接合された部材（一の部材及び他の部材）との接合状態をより安定させることができる。なお、エネルギ吸収デバイス１０の板厚が厚い場合などは、ボルト挿入孔１６から開口部２２までの距離が異なってもよい。
【００４２】
（第２実施形態〜第５実施形態に係るエネルギ吸収デバイス）
次に、図１０〜図１３を用いて本発明の第２実施形態〜第５実施形態に係るエネルギ吸収デバイスについて説明する。なお、第２実施形態〜第５実施形態に係るエネルギ吸収デバイスにおいて前述の第１実施形態に係るエネルギ吸収デバイス１０と対応する部分には、エネルギ吸収デバイス１０と同一の符号を付してその説明を省略することがある。
【００４３】
図１０に示されるように、第２実施形態に係るエネルギ吸収デバイス２８では、変形方向を長手方向とする長尺状（略楕円形状）の開口部２２が第１変形部１８及び第２変形部２０の幅方向の中央部に形成されている。
【００４４】
図１１に示されるように、第３実施形態に係るエネルギ吸収デバイス３０では、第１実施形態のエネルギ吸収デバイス１０と同形状の複数（３つ）の開口部２２が第１変形部１８及び第２変形部２０にそれぞれ形成されている。また、複数の開口部２２は、幅方向に沿って直線状に配列されていると共に等間隔に配置されている。なお、複数の開口部２２は、必ずしも幅方向に沿って直線状に配列されなくともよい。さらに、複数の開口部２２は、必ずしも幅方向に等間隔に配置されなくてもよい。
【００４５】
図１２に示されるように、第４実施形態に係るエネルギ吸収デバイス３２では、第１実施形態のエネルギ吸収デバイス１０と同形状の複数（２つ）の開口部２２が第１変形部１８及び第２変形部２０にそれぞれ形成されている。また、複数の開口部２２は、幅方向の中央部において変形方向に直線状に配列されている。なお、複数の開口部２２は必ずしも同径でなくてもよい。
【００４６】
図１３に示されるように、第５実施形態に係るエネルギ吸収デバイス３４では、幅方向を長手方向とする長尺状（楕円形状）の開口部２２が第１変形部１８及び第２変形部２０の幅方向及び変形方向の中央部に形成されている。
【００４７】
以上説明した第２実施形態〜第５実施形態に係るエネルギ吸収デバイス２８、３０、３２、３４では、第１実施形態に係るエネルギ吸収デバイス１０と同様に、エネルギ吸収デバイス２８、３０、３２、３４が繰り返し変形された際においても安定したエネルギ吸収性能を確保できる。
【００４８】
また、以上説明した第２実施形態〜第５実施形態に係るエネルギ吸収デバイス２８、３０、３２、３４及び前述の第１実施形態に係るエネルギ吸収デバイス１０では、開口部２２の縁部が、第１変形部１８及び第２変形部２０の厚み方向から見て円形状又は楕円形状に形成されている。これにより、第１変形部１８及び第２変形部２０が変形された際に、開口部２２の縁部に応力集中部が生じることを抑制することができる。ここで、開口部２２の縁部が円形状又は楕円形状に形成されているとは、当該縁部に応力集中部となるような切欠状で鋭利な屈曲部や窪みが形成されていないことを言うものとする。
【００４９】
なお、以上説明した第２実施形態〜第５実施形態に係るエネルギ吸収デバイス２８、３０、３２、３４及び前述の第１実施形態に係るエネルギ吸収デバイス１０では、開口部２２を第１変形部１８及び第２変形部２０の両方に形成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、開口部２２が第１変形部１８及び第２変形部２０のどちらか一方に形成されていてもよい。
【００５０】
（耐力壁）
次に、図１４〜図１６を用いて本発明の第１実施形態に係る耐力壁３６について説明する。なお、建物の上方側を矢印ＵＰで示し、建物の水平方向の一方側を矢印Ｈで示す。
【００５１】
図１４に示されるように、本実施形態の耐力壁３６は、建物の水平方向に間隔をあけて建物の上下方向に延在する一対の縦材３８と、一対の縦材３８の上端部及び下端部を建物の水平方向につなぐ一対の横材４０と、を有するフレーム部としての矩形状の枠体４２を備えている。また、耐力壁３６は、枠体４２の内部に設けられて耐震デバイスとなる第１実施形態に係るエネルギ吸収デバイス１０を備えている。
【００５２】
枠体４２を構成する横材４０及び縦材３８としては、断面略Ｃ形状の溝形鋼、リップ付溝形鋼等、又は、断面略矩形状の角鋼、角形鋼管等が用いられる。なお、枠体４２は、無垢断面等の木材であってもよい。
【００５３】
枠体４２は、地震時に水平方向の水平力が作用する前の状態で、横材４０及び縦材３８が互いに略直交するように配置されて、一対の縦材３８を縦方向に略直立させた状態となる。また、枠体４２は、図１６に示すように、地震時に水平方向の水平力Ｆが作用した後の状態で、一対の縦材３８を水平方向に傾倒させた状態となる。このとき、エネルギ吸収デバイス１０には変形方向（略上下方向）の荷重Ｐが作用し、変位δ（図２参照）が生じることで、エネルギ吸収デバイス１０は弾塑性変形して地震に対するエネルギが吸収される。
【００５４】
エネルギ吸収デバイス１０は、縦材または枠材と連結部材によってつながっており、図１４では、一対の支持板４４等を介して一対の縦材３８に連結されている（支持されている）。支持板４４は、例えば、鋼板等を用いて形成されており、その厚み方向から見てエネルギ吸収デバイス１０側へ向かうにつれて上下方向への寸法が次第に窄まる台形状に形成されている。
【００５５】
支持板４４における縦材３８側の端部には、縦材接合板４６が固定されている。そして、縦材接合板４６がドリル螺子、六角ボルト等の締結部材を介して縦材３８に接合されることで、支持板４４における縦材３８側の端部が縦材接合板４６を介して縦材３８に固定されている。支持板４４におけるエネルギ吸収デバイス１０側の端部には、デバイス接合板４８が固定されている。なお、縦材接合板４６は必ずしも必要ではなく、支持板４４を縦材３８に直接溶接にて締結してもよい。
【００５６】
図１５に示されるように、一方の支持板４４に固定されたデバイス接合板４８と他方の支持板４４に固定されたデバイス接合板４８との間には、２つのエネルギ吸収デバイス１０が上下方向に並んで配置されている。そして、エネルギ吸収デバイス１０の第１接合部１２には、一方の支持板４４に固定されたデバイス接合板４８が接合部材としてのボルト５０及びナット５２を介して接合されている。また、エネルギ吸収デバイス１０の第２接合部１４には、他方の支持板４４に固定されたデバイス接合板４８がボルト５０及びナット５２を介して接合されている。ここで、エネルギ吸収デバイス１０の第１接合部１２及び第２接合部１４にデバイス接合板４８が接合された状態では、エネルギ吸収デバイス１０の第１変形部１８、第２変形部２０及び湾曲部２４が一方の支持板４４に固定されたデバイス接合板４８と他方の支持板４４に固定されたデバイス接合板４８との間に配置されないようになっている。なお、図１５に示された例では、図１に示されたエネルギ吸収デバイス１０に対して第１接合部１２及び第２接合部１４の変形方向への寸法を大きく設定していると共にボルト５０が挿通されるボルト挿通孔１６の数を増やしている。また、図１４に示されるように、本実施形態では、枠体４２に二対の支持板４４が設けられていることにより、４つのエネルギ吸収デバイス１０が当該枠体４２の縦材３８に連結されている。
【００５７】
図１６に示されるように、支持板４４は、枠体４２に水平方向の水平力Ｆが作用して、一対の縦材３８を傾倒させた状態となることで、エネルギ吸収デバイス１０の水平方向一方側及び他方側の一対の支持板４４が上下方向に相対移動する。このとき、一方の支持板４４に固定されたデバイス接合板４８及び他方の支持板４４に固定されたデバイス接合板４８も上下方向に相対移動する。これにより、第２接合部１４の第１接合部１２に対する変形方向（上下方向）への相対位置が変化する。その結果、湾曲部２４を介してつながれた第１変形部１８及び第２変形部２０が変形されて、エネルギ吸収デバイス１０に入力されたエネルギが吸収される。すなわち、耐力壁３６に入力された地震のエネルギが吸収される。
【００５８】
ここで、本実施形態の耐力壁３６は、前述の第１実施形態のエネルギ吸収デバイス１０を含んで構成されている。これにより、耐力壁３６が繰り返し変形された際においても安定したエネルギ吸収性能を確保できる。
【００５９】
なお、本実施形態の耐力壁３６では、４つのエネルギ吸収デバイス１０を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。エネルギ吸収デバイス１０の数は、要求されるエネルギ吸収性能を考慮して適宜設定すればよく、例えば、図１７に示された第２実施形態に係る耐力壁５４のように２つのエネルギ吸収デバイス１０を用いてもよい。なお、図１７に示された第２実施形態に係る耐力壁５４において第１実施形態の耐力壁３６と対応する部材及び部分には、第１実施形態の耐力壁３６と対応する部材及び部分と同一の符号を付している。また、第２実施形態に係る耐力壁５４では、一方の支持板４４における一方の縦材３８側の端部には、横材４０及び縦材３８と同様の角形鋼管等を用いて形成された一対の斜材５６の一方側の端部が接合されている。そして、一方の斜材５６の他方側の端部は、一方の縦材３８の上端側に接合されており、他方の斜材５６の他方側の端部は、一方の縦材３８の下端側に接合されている。また、第１実施形態においても支持板４４に替わって第２実施形態の斜材５６を用いてよい。
【００６０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６１】
１０   エネルギ吸収デバイス
１２   第１接合部
１４   第２接合部
１６   ボルト挿通孔（接合部材挿通孔）
１８   第１変形部
２０   第２変形部
２２   開口部
２４   湾曲部
２６   エネルギ吸収デバイス
２８   エネルギ吸収デバイス
３０   エネルギ吸収デバイス
３２   エネルギ吸収デバイス
３４   エネルギ吸収デバイス
３６   耐力壁
３８   縦材
４０   横材
４２   枠体（フレーム部）
５０   ボルト（接合部材）
５４   耐力壁
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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