(57)【要約】【課題】建物の小変形から大変形までの変形に対する制振効果を向上させる。【解決手段】両端部分がウェブ部と２つのフランジ部とでＨ形断面とされ、中央部分が前記２つのフランジ部からなる鋼製のブレース材と、前記ブレース材の外周に設けられ、該ブレース材の座屈を抑える座屈補剛筒と、前記座屈補剛筒の内側へ配置され、前記フランジ部の内面と対向する座屈補剛板と、を有するダンパー。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部分がウェブ部と２つのフランジ部とでＨ形断面とされ、中央部分が前記２つのフランジ部からなる鋼製のブレース材と、
前記ブレース材の外周に設けられ、該ブレース材の座屈を抑える座屈補剛筒と、
前記座屈補剛筒の内側へ配置され、前記フランジ部の内面と対向する座屈補剛板と、
を有するダンパー。
【請求項２】
前記中央部分の前記フランジ部は、低降伏点鋼によって形成されている請求項１に記載のダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物を制振するダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建物の架構にブレースとして設置され、この建物の小変形から大変形までの変形に対して制振効果を発揮するダンパーが提案されている。例えば、特許文献１には、中間部が幅狭の帯状鋼板からなる鋼製中心軸力部材を、鋼製中空座屈拘束部材内に嵌挿した制振用筋かい部材が開示されている。この制振用筋かい部材では、鋼製中空座屈拘束部材により補剛された状態で鋼製中心軸力部材の中間部を降伏変形させて振動エネルギーを吸収し、建物の振動を抑制することができる。
【０００３】
しかし、鋼製中心軸力部材は帯状鋼板なので、中間部の弱軸方向（面外方向）の曲げ剛性が小さく、建物の変形時において鋼製中心軸力部材に材軸方向の圧縮力が作用したときに、鋼製中心軸力部材の中間部が弱軸方向の曲げ変形を起こして、この中間部が鋼製中空座屈拘束部材に押し付けられた状態で塑性変形し、十分な振動エネルギー吸収効果が得られないことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−５７１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は係る事実を考慮し、建物の小変形から大変形までの変形に対する制振効果を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１態様の発明は、両端部分がウェブ部と２つのフランジ部とでＨ形断面とされ、中央部分が前記２つのフランジ部からなる鋼製のブレース材と、前記ブレース材の外周に設けられ、該ブレース材の座屈を抑える座屈補剛筒と、前記座屈補剛筒の内側へ配置され、前記フランジ部の内面と対向する座屈補剛板と、を有するダンパーである。
【０００７】
第１態様の発明では、ブレース材の中央部分は２つのフランジ部からなる（ウェブ部を有さない）ので、ブレース材の中央部分の構造断面は、ブレース材の両端部分の構造断面よりも小さい。すなわち、ブレース材の中央部分の圧縮耐力及び引張耐力は、ブレース材の両端部分の圧縮耐力及び引張耐力よりも小さくなっている。これにより、ダンパーが架構に設けられている建物が小地震等により小変形したときに、ブレース材の中央部分が塑性変形しながら振動エネルギーを吸収し、制振効果を発揮することができる。
【０００８】
また、ブレース材の中央部分の２つのフランジ部は、座屈補剛筒と座屈補剛板の間にそれぞれ配置されることにより座屈補剛されている。これにより、ダンパーが架構に設けられている建物が大地震等により大変形したときに、ブレース材の中央部分は、座屈（曲げ座屈及び局部座屈）することなく塑性変形しながら安定した振動エネルギー吸収能力を発揮するとともに、優れた繰り返し変形能力による良好な疲労特性を発揮することができる。よって、ダンパーは、建物の小変形から大変形までの変形に対して制振効果を発揮することができる。
【０００９】
さらに、ブレース材の中央部分は、２つのフランジ部からなるので、ブレース材の中央部分の弱軸方向及び強軸方向の曲げ剛性を高くすることができる。これにより、建物が変形したときに生じる、ブレース材の弱軸方向及び強軸方向の曲げによる変形量（ブレース材の撓み量）を小さく抑えることができる。よって、ブレース材の中央部分は、ブレース材が座屈補剛筒や座屈補剛板に押し付けられない状態で、又は押し付けられる力を低減した状態で塑性変形するので、ダンパーの制振効果を向上させることができる。また、ブレース材の中央部分の弱軸方向及び強軸方向の曲げ剛性を高くすることができるので、フランジ部外面と座屈補剛筒内面、フランジ部内面と座屈補剛板外面、及びフランジ部端面と座屈補剛筒内面の間のクリアランス管理を容易に行うことができる。
【００１０】
第２態様の発明は、第１態様のダンパーにおいて、前記中央部分の前記フランジ部は、低降伏点鋼によって形成されている。
【００１１】
第２態様の発明では、ブレース材の中央部分（フランジ部）の振動エネルギー吸収効果を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上記構成としたので、建物の小変形から大変形までの変形に対する制振効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るダンパーを示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るブレース材を示す側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るブレース材の製作方法の一例を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るダンパーを示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係るブレース材のバリエーションを示す側面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るブレース材のバリエーションを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係るダンパーについて説明する。
【００１５】
図１の側面図に示すように、本実施形態のダンパー１０は、鋼製のブレース材１２、鋼製の座屈補剛筒１４、及び鋼製の座屈補剛板１６、１８を有して構成されている。ダンパー１０は、鉄骨造の建物の有する柱梁架構（不図示）の構面内に、ブレースとして機能するように取り付けられている。
【００１６】
図１には、柱梁架構に設けられた接合部２０、２２に、添え板２４、ボルト２６、及びナット２８によってダンパー１０の端部（ブレース材１２の端部３０、３２）が接合されている様子が示されている。説明の都合上、図１では、ダンパー１０が水平に配置されているように描かれているが、ダンパー１０は、ダンパー１０の一方の端部（ブレース材１２の端部３０）が他方の端部（ブレース材１２の端部３２）よりも高くなるようにして、又はダンパー１０の他方の端部（ブレース材１２の端部３２）が一方の端部（ブレース材１２の端部３０）よりも高くなるようにして斜めに配置されて柱梁架構に取り付けられている。
【００１７】
図２の側面図、並びに図１のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である図３に示すように、ブレース材１２の両端部分（端部３０、３２）は、距離を置いて略平行に対向配置された鋼板からなる２つのフランジ部３４、３６と、フランジ部３４とフランジ部３６の間に配置されたウェブ部３８を一体化したＨ形状の横断面となるように構成されている。すなわち、ブレース材１２の両端部分（端部３０、３２）は、Ｈ形鋼によって構成されている。
【００１８】
図２、及び図１のＣ−Ｃ断面図である図４に示すように、ブレース材１２の中央部分（中央部４０）は、フランジ部３４、３６によって構成されている。すなわち、ブレース材１２の中央部４０には、ブレース材１２の端部３０、３２に設けられていたウェブ部３８が存在しない。
【００１９】
図２に示すように、ブレース材１２の端部３０から端部３２に渡って、フランジ部３４、３６は、それぞれ連続した１枚ものの帯状鋼板によって形成されている。すなわち、ブレース材１２の端部３０、３２を構成するフランジ部３４、３６と、ブレース材１２の中央部４０を構成するフランジ部３４、３６の横断面形状は等しい。これにより、ブレース材１２の中央部４０の構造断面（横断面積）は、ブレース材１２の端部３０、３２の構造断面（横断面積）よりも小さくなっている。
【００２０】
ブレース材１２は、例えば、図５（ａ）〜（ｃ）の側面図に示すような方法でそれぞれ製作することができる。図５（ａ）には、フランジ部４４、４６、及びウェブ部４８を有する既製のＨ形鋼４２から材軸方向中央部のウェブ部４８（斜線で示した領域Ｓ）を取り除く加工を行って、ブレース材１２を形成する例が示されている。
【００２１】
図５（ｂ）には、距離を置いて鋼板５０、５２を立てて、これらの鋼板５０、５２の上下端部に帯状鋼板５４、５６を略水平に設置し、鋼板５０、５２の上下端部に帯状鋼板５４、５６の内面を溶接等により接合して、ブレース１２を形成する例が示されている。
【００２２】
図５（ｃ）には、フランジ部６２、６４、及びウェブ部６６を有する既製のＨ形鋼５８、６０を距離を置いて配置し、突合せ溶接等によってフランジ部６２、６４に帯状鋼板６８、７０の端部を接合することにより、Ｈ形鋼５８のフランジ部６２、６４とＨ形鋼６０のフランジ部６２、６４を帯状鋼板６８、７０で繋いで、ブレース１２を形成する例が示されている。
【００２３】
図１、３及び４に示すように、座屈補剛筒１４は箱型断面を有する角筒状の部材であり、中空部７２にブレース材１２を挿入して座屈補剛筒１４内にブレース材１２を配置している。すなわち、座屈補剛筒１４は、ダンパー１０の略全長に渡ってブレース材１２の横断面の外周全てを取り囲むように設けられている。これにより、座屈補剛筒１４は、ブレース材１２に生じる曲げ座屈や局部座屈を抑制する。
【００２４】
また、図３及び４に示すように、フランジ３４、３６の外面７４、７６と座屈補剛筒１４の内面、及びフランジ３４、３６の端面７８、８０と座屈補剛筒１４の内面の間には、所定の大きさのクリアランスが設けられている。
【００２５】
図１、４、及び図６の斜視図に示すように、座屈補剛板１６、１８は、ブレース材１２の中央部４０においてフランジ部３４、３６の内面８２、８４と座屈補剛板１６、１８の外面８６、８８が略平行に対向するように、座屈補剛筒１４の内側へ配置されている。すなわち、座屈補剛板１６、１８は、ブレース材１２の中央部４０におけるフランジ部３４とフランジ部３６の間に形成された開口部９０内に配置されている。ブレース材１２の長さ方向９２に対して、開口部９０を形成するウェブ部３８の端面１００と、座屈補剛板１６、１８の端面９４、９６の間には、所定のクリアランスが設けられている。
【００２６】
座屈補剛板１６、１８は、座屈補剛筒１４の側面に形成された挿入穴９８へ座屈補剛板１６、１８を挿入し、座屈補剛板１６、１８の端部を溶接等により座屈補剛筒１４の側面に接合することによって、座屈補剛筒１４に取り付けられている。
【００２７】
また、図４に示すように、フランジ部３４の内面８２と座屈補剛板１６の外面８６、及びフランジ部３６の内面８４と座屈補剛板１８の外面８８の間には、所定の大きさのクリアランスが設けられている。
【００２８】
このようにして、フランジ部３４、３６の両面は、座屈補剛筒１４と座屈補剛板１６、１８で覆われており、これによって、ブレース材１２の中央部４０におけるブレース材１２のフランジ部３４、３６に生じる曲げ座屈や局部座屈が抑制される。
【００２９】
次に、本発明の実施形態に係るダンパーの作用と効果について説明する。
【００３０】
本実施形態のダンパー１０では、図３及び４に示すように、ブレース材１２の中央部４０は２つのフランジ部３４、３６からなる（ウェブ部３８を有さない）ので、ブレース材１２の中央部４０の構造断面（横断面積）は、ブレース材１２の端部３０、３２の構造断面（横断面積）よりも小さい。すなわち、ブレース材１２の中央部４０の圧縮耐力及び引張耐力は、ブレース材１２の端部３０、３２の圧縮耐力及び引張耐力よりも小さくなっている。これにより、ダンパー１０が柱梁架構に設けられている建物が小地震等により小変形したときに、ブレース材１２の中央部４０が塑性変形しながら振動エネルギーを吸収し、制振効果を発揮することができる。
【００３１】
また、図４及び６に示すように、ブレース材１２の中央部４０の２つのフランジ部３４、３６は、座屈補剛筒１４と座屈補剛板１６、１８の間に配置されることにより座屈補剛されている。これにより、ダンパー１０が柱梁架構に設けられている建物が大地震等により大変形したときに、ブレース材１２の中央部４０は、曲げ座屈や局部座屈することなく塑性変形しながら安定した振動エネルギー吸収能力を発揮するとともに、優れた繰り返し変形能力による良好な疲労特性を発揮することができる。よって、ダンパー１０は、建物の小変形から大変形までの変形に対して制振効果を発揮することができる。
【００３２】
また、図１及び４に示すように、フランジ３４、３６の外面７４、７６と座屈補剛筒１４の内面、フランジ３４、３６の端面７８、８０と座屈補剛筒１４の内面、ウェブ部３８の端面１００と座屈補剛板１６、１８の端面９４、９６、フランジ部３４の内面８２と座屈補剛板１６の外面８６、及びフランジ部３６の内面８４と座屈補剛板１８の外面８８の間には、所定の大きさのクリアランスが設けられているので、ブレース材１２の中央部のフランジ３４、３６は、他の部材に阻害されることなく伸縮（塑性変形）して、振動エネルギーを効果的に吸収することができる。
【００３３】
さらに、ブレース材１２の中央部４０は、２つのフランジ部３４、３６からなるので、ブレース材１２の中央部４０の弱軸方向及び強軸方向の曲げ剛性を高くすることができる。これにより、建物が変形したときに生じる、ブレース材１２の弱軸方向及び強軸方向の曲げによる変形量（ブレース材１２の撓み量）を小さく抑えることができる。よって、ブレース材１２の中央部４０において、ブレース材１２のフランジ部３４、３６は、座屈補剛筒１４の内面や座屈補剛板１６、１８の外面８６、８８に押し付けられない状態で、又は押し付けられる力を低減した状態で塑性変形するので、ダンパー１０の制振効果を向上させることができる。また、ブレース材１２の中央部４０の弱軸方向及び強軸方向の曲げ剛性を高くすることができるので、フランジ３４、３６の外面７４、７６と座屈補剛筒１４の内面、フランジ３４、３６の端面７８、８０と座屈補剛筒１４の内面、フランジ部３４の内面８２と座屈補剛板１６の外面８６、及びフランジ部３６の内面８４と座屈補剛板１８の外面８８の間のクリアランス管理を容易に行うことができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明した。
【００３５】
なお、本実施形態では、図３及び４に示すように、ブレース材１２の中央部４０を２つのフランジ部３４、３６からなる（ウェブ部３８を有さない）ようにして、ブレース材１２の中央部４０の構造断面（横断面積）を、ブレース材１２の端部３０、３２の構造断面（横断面積）よりも小さくすることにより、ブレース材１２の中央部４０が塑性変形しながら振動エネルギーを吸収するようにした例を示したが、例えば、図７の側面図に示すブレース材１０２のように、ブレース材１０２の中央部１０４のフランジ部１０６、１０８の厚さを、ブレース材１０２の端部１１０、１１２のフランジ部１０６、１０８の厚さよりも薄くして、ブレース材１０２の中央部１０４の構造断面（横断面積）を、ブレース材１０２の端部１１０、１１２の構造断面（横断面積）よりもさらに小さくしてもよい。この場合、ブレース材１０２は、図２で示したブレース材１２の中央部４０のフランジ部３４、３６を切削などによって減厚して製作してもよいし、図５（ｃ）で示した帯状鋼板６８、７０をフランジ部６２、６４よりも薄いものにして製作してもよい。
【００３６】
また、例えば、図８の側面図に示すように、ブレース材１１４の中央部分（中央部１１６）のフランジ部１１８、１２０を低降伏点鋼によって形成してもよい。このようにすれば、ブレース材１１４の中央部分（中央部１１６のフランジ部１１８、１２０）の振動エネルギー吸収効果を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、ダンパー１０が鉄骨造の建物の有する柱梁架構に取り付けられている例を示したが、本実施形態のダンパー１０は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模の建物に対して適用することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ダンパー
１２、１０２、１１４  ブレース材
１４  座屈補剛筒
１６、１８  座屈補剛板
３４、３６、１０６、１０８、１１８、１２０  フランジ部
３８  ウェブ部
４０、１０４、１１６  中央部（中央部分）
８２、８４  内面
【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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