(57)【要約】【課題】物理的に安定しており、簡単な構成で、交通振動などの小さな変形域と大地震などの大きな変形域との両方に対して大きな減衰力が得られる制振用ダンパーを提供する。【解決手段】第１の板材と、該第１の板材の一部の領域に固着する、線形機能を発揮する粘弾性部材とを有する第１の複合部材、第２の板材と、該第２の板材の一部の領域に固着する、非線形機能を発揮する粘弾性部材とを有する第２の複合部材、及び、前記第１の複合部材の粘弾性部材と、前記第２の複合部材の粘弾性材料とが固着する第３の板材、を有することを特徴とする制振用ダンパーである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の板材と、該第１の板材の一部の領域に固着する、線形機能を発揮する粘弾性部材とを有する第１の複合部材、
第２の板材と、該第２の板材の一部の領域に固着する、非線形機能を発揮する粘弾性部材とを有する第２の複合部材、及び、
前記第１の複合部材の粘弾性部材と、前記第２の複合部材の粘弾性部材とが固着する第３の板材、
を有することを特徴とする制振用ダンパー。
【請求項２】
前記第３の板材の一方の面に前記第１の複合部材の粘弾性部材が固着しており、該第３の板材の他方の面であって前記第１の複合部材の粘弾性部材の対向位置に前記第２の複合部材の粘弾性部材が固着していることを特徴とする請求項１に記載の制振用ダンパー。
【請求項３】
前記第１の複合部材の粘弾性部材と、前記第２の複合部材の粘弾性部材とが、前記第３の板材の同一面に固着していることを特徴とする請求項１に記載の制振用ダンパー。
【請求項４】
対向して位置する一対の固定板と、
前記一対の固定板の間に位置する第１の板材と、
前記一対の固定板の間において前記第１の板材を固着挟持する、線形機能を発揮する一対の粘弾性部材と、
前記一対の固定板の間に位置し、制振方向において前記第１の板材とは対称位置にある第２の板材と、
前記一対の固定板の間において前記第２の板材を固着挟持する、非線形機能を発揮する一対の粘弾性部材と、
を有することを特徴とする制振用ダンパー。
【請求項５】
ケーシングと、
前記ケーシング内に位置する第１の板材と、
前記ケーシング内において前記第１の板材を固着挟持する、線形機能を発揮する粘弾性部材と、
前記ケーシング内に位置し、制振方向において前記第１の板材とは対称位置にある第２の板材と、
前記ケーシング内において前記第１の板材を固着挟持する、非線形機能を発揮する粘弾性部材と、を有することを特徴とする制振用ダンパー。
【請求項６】
前記第１の板材の厚みが、前記第２の板材よりも厚く、前記線形機能を発揮する粘弾性部材が、前記非線形機能を発揮する粘弾性部材よりも薄いことを特徴とする請求項４または５に記載の制振用ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物間に張設される制振用ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地震や風により振動して変位が集中する建築構造物間には、これら建築構造物間の振動を低減するために粘弾性材料を使用した剪断型ダンパー等の制振用ダンパーが使用されている。制振用ダンパーには、交通振動などの小さな変形域で大きな減衰力を発揮する機能と、大地震などの大きな変形に対して剪断歪みが大きくなり、変位追従能力を発揮する機能との両方を兼ね備えていることが要求されている。
【０００３】
線形タイプの粘弾性材料（部材）は小歪み領域から大歪み領域まで減衰性能が得られるが、交通振動などの小さな変形域で大きな減衰力を得るためには、相対的に粘弾性材料の厚みを薄くして、剪断歪みを大きくする必要がある。ところが、粘弾性材料の厚みを薄くすると、大地震などの大きな変形に対して剪断歪みが大きくなり、変位追従能力が低下する問題が発生する。つまり、線形タイプの粘弾性材料のみでは、小さな変形域と大きな変形域との両方に対して機能を発揮することができない。
【０００４】
一方、下記特許文献１には、粘弾性を有する材料と、弾性を有する材料とを組み合わせてなる制振材料を用いた制振用ダンパーが開示されている。しかし、当該制振用ダンパーは、２種類の材料（粘弾性材料と弾性材料）が積層されるため、その材料同士の接着が困難である上、積層される分厚みが増し、物理的に安定していないなど問題があった。また、当該特許文献１には、上述のような要求される機能について開示されていない。
【特許文献１】特開平７−１９７９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、物理的に安定しており、簡単な構成で、交通振動などの小さな変形域と大地震などの大きな変形域との両方に対して大きな減衰力が得られる制振用ダンパーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の制振用ダンパーは、第１の態様によると、第１の板材と、該第１の板材の一部の領域に固着する、線形機能を発揮する粘弾性部材とを有する第１の複合部材、第２の板材と、該第２の板材の一部の領域に固着する、非線形機能を発揮する粘弾性部材とを有する第２の複合部材、及び、前記第１の複合部材の粘弾性部材と、前記第２の複合部材の粘弾性部材とが固着する第３の板材、を有することを特徴としている。
本発明の制振用ダンパーによると、物理的に安定しており、簡単な構成で、交通振動などの小さな変形域（線形性）と、大地震などの大きな変形域（非線形性）の両方に対して大きな減衰力が得られる。
【０００７】
具体的には、前記第３の板材の一方の面に前記第１の複合部材の粘弾性部材が固着しており、該第３の板材の他方の面であって前記第１の複合部材の粘弾性部材の対向位置に前記第２の複合部材の粘弾性部材が固着している構成としても、あるいは前記第１の複合部材の粘弾性部材と、前記第２の複合部材の粘弾性部材とが、前記第３の板材の同一面に固着している構成としてもよい。
【０００８】
本発明の制振用ダンパーは、第２の態様によると、対向して位置する一対の固定板と、前記一対の固定板の間に位置する第１の板材と、前記一対の固定板の間において前記第１の板材を固着挟持する、線形機能を発揮する一対の粘弾性部材と、前記一対の固定板の間に位置し、制振方向において前記第１の板材とは対称位置にある第２の板材と、前記一対の固定板の間において前記第２の板材を固着挟持する、非線形機能を発揮する一対の粘弾性部材と、を有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の制振用ダンパーは、第３の態様によると、ケーシングと、前記ケーシング内に位置する第１の板材と、前記ケーシング内において前記第１の板材を固着挟持する、線形機能を発揮する粘弾性材料と、前記ケーシング内に位置し、制振方向において前記第１の板材とは対称位置にある第２の板材と、前記ケーシング内において前記第１の板材を固着挟持する、非線形機能を発揮する粘弾性部材と、を有することを特徴としている。
第２、第３の態様の制振用ダンパーによると、第１の態様と比較して、物理的に安定しており、簡単な構成で、交通振動などの小さな変形域（線形性）と、大地震などの大きな変形域（非線形性）の両方に対して、より大きな減衰力が得られる。また、第３の態様においては、一対の固定板が一体的になった構造となるので、構造が簡単で安定している。
【００１０】
また、第２、第３の態様において、線形機能を発揮する粘弾性部材を簡単な構成で薄くすることができるという観点から、前記第１の板材の厚みが、前記第２の板材よりも厚く、前記線形機能を発揮する粘弾性部材が、前記非線形機能を発揮する粘弾性部材よりも薄いことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、物理的に安定しており、簡単な構成で、交通振動などの小さな変形域と大地震などの大きな変形域との両方に対して大きな減衰力が得られる制振用ダンパーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の制振用ダンパーは、第１の態様によると、第１の板材と、該第１の板材の一部の領域に固着する、線形機能を発揮する粘弾性部材とを有する第１の複合部材、第２の板材と、該第２の板材の一部の領域に固着する、非線形機能を発揮する粘弾性部材とを有する第２の複合部材、及び、前記第１の複合部材の粘弾性部材と、前記第２の複合部材の粘弾性部材とが固着する第３の板材、を有することを特徴としている。
以下、本発明の制振用ダンパーについて詳述する。
【００１３】
まず、本発明の制振用ダンパーに使用される、（１）線形機能を発揮する粘弾性材料と、（２）非線形機能を発揮する粘弾性材料とについて説明する。
（１）線形機能を発揮する粘弾性材料
線形機能を発揮する粘弾性材料は、剛性が比較的線形で、微小歪み領域から大歪み領域までエネルギーを吸収する性質を有しており、履歴形状は楕円に類似している。当該線形機能を発揮する粘弾性材料の例としては、アクリル系ポリマー、ジエン系ポリマー、スチレン系ポリマーなどが挙げられる。
（２）非線形機能を発揮する粘弾性材料
非線形機能を発揮する粘弾性材料は、剛性が著しく非線形（小歪み領域に剛性が急激に増大する）で、微小歪み領域ではエネルギーを吸収せず、中〜大歪み領域でエネルギーを吸収する性質を有しており、履歴形状は平行四辺形に類似している。当該非線形タイプの粘弾性材料の例としては、高減衰ゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。  
【００１４】
本発明の制振用ダンパーは、上記のような、非線形機能を発揮する粘弾性材料と線形機能を発揮する粘弾性部材とを制振方向において直列に配置することで、交通振動などの小さな変形域と大地震などの大きな変形域とにおいて各々が発揮する性能を分担することができ、小さな変形域と大きな変形域の両方において大きな減衰力が得ることができる。つまり、小さな変形域においては、線形機能を発揮する粘弾性材料（部材）が寄与することにより大きな減衰性能が得られ、大きな変形域においては、非線形機能を発揮する粘弾性材料（部材）が寄与することにより、全体として変形性能が向上する。
【００１５】
図１〜図３に、本発明の第１の態様における制振用ダンパーの一実施形態を示す。図１は当該制振用ダンパーの斜視図であり、図２は側面図であり、図３は引張応力を受けたときの制振用ダンパーの様相を示す側面図である。図１〜図３に示す制振用ダンパー１０は、第１の板材１２と、該第１の板材１２の一端部近傍の領域に固着する、線形機能を発揮する粘弾性部材１４とを有する第１の複合部材１６、第２の板材１８と、該第２の板材１８の一端部近傍の領域に固着する、非線形機能を発揮する粘弾性部材２０とを有する第２の複合部材２２、及び第１の複合部材１６の粘弾性部材１４と、第２の複合部材２２の粘弾性材料２０とが固着する第３の板材２４、を有する。図１〜図３は、第３の部材２４の一方の面に第１の複合部材１６の粘弾性部材１４が固着しており、第３の板材２４の他方の面であって第１の複合部材１６の粘弾性部材１４の対向位置に第２の複合部材２２の粘弾性部材２０が固着している。
この構成において、制振用ダンパー１０は、第１の板材１２の自由端部と、第２の板材１８の自由端部とが建築構造物に取り付けられて使用される。以下に、使用時に受ける振動に対しての挙動について図３を参照して説明する。
【００１６】
図３（Ａ）は、小さな変形域での制振用ダンパー１０の板材の変位状態を示し、図３（Ｂ）は、大きな変形域での制振用ダンパー１０の板材の変位状態を示している。いずれも引張応力を受けた場合の変位状態である。上述した粘弾性材料の性質に基づき、小さな変形域では、第１の板材１２と第２の板材１８とに引張応力が生じると、線形機能を発揮する粘弾性部材１４のみが剪断変形する（図３（Ａ）参照）。つまり、小さな変形領域において良好な性能を発揮する線形機能を発揮する粘弾性材料がその効果を奏し、大きな減衰性能が得られる。
一方、大きな変形域では、線形機能を発揮する粘弾性部材１４のみならず、非線形機能を発揮する粘弾性部材２０も剪断変形する（図３（Ｂ））。線形機能を発揮する粘弾性部材は大きな変形域では十分にその性能を発揮できないが、大きな変形域で良好な性能を発揮する非線形タイプの粘弾性材料が変形に大きく寄与するため、制振用ダンパー１０は全体として大きな減衰性能が得られる。
なお、以上の２つの異なる粘弾性材料は、それぞれ直接接着させたものではなく、第３の板材を介して結合した状態であるため、異なる粘弾性材料同士を接着するのと比較して、強固な接着力をもって接着することができる。
【００１７】
図１〜図３に示した制振用ダンパーの変形例を図４に示す。図４に示す制振用ダンパー１０Ａは、第１の複合部材１６の粘弾性部材１４と、第２の複合部材２２の粘弾性部材２０とが離間した状態で、第３の板材２４の同一面に固着している。図４において、図１〜図３における構成要素と実質的に同じ構成要素には同じ符合を付して説明を省略する。この変形例においても、振動に対して、図３（Ａ）（Ｂ）で示した挙動と同様の挙動を示し、同様の減衰力が得られる。
【００１８】
次いで、本発明の第２の態様の制振用ダンパーについて説明する。第２の態様の制振用ダンパーは、対向して位置する一対の固定板と、前記一対の固定板の間に位置する第１の板材と、前記一対の固定板の間において前記第１の板材を固着挟持する、線形機能を発揮する一対の粘弾性部材と、前記一対の固定板の間に位置し、制振方向において前記第１の板材とは対称位置にある第２の板材と、前記一対の固定板の間において前記第２の板材を固着挟持する、非線形機能を発揮する一対の粘弾性部材と、を有することを特徴としている。以下に、第２の態様について図面を参照して説明する。
【００１９】
図５、図６に、本発明の第２の態様における制振用ダンパーの一実施形態を示す。図５は、当該制振用ダンパーの斜視図であり、図６は側面図であり、図７は引張応力を受けたときの制振用ダンパーの様相を示す図である。図５〜図７に示す制振用ダンパー３０は、対向して位置する一対の固定板３２、３４と、該一対の固定板３２、３４の間に位置する第１の板材３６と、一対の固定板３２、３４の間において第１の板材３６を固着挟持する、線形機能を発揮する一対の粘弾性部材３８、４０と、一対の固定板３２、３４の間に位置し、制振方向において第１の板材３６とは対称位置にある第２の板材４２と、一対の固定板３２、３４の間において第２の板材４２を固着挟持する、非線形機能を発揮する一対の粘弾性部材４４、４６と、を有する。
【００２０】
第２の態様において、第１の板材３６と第２の板材４２は、上述の通り、制振方向において対称位置にあり、それぞれの一端は、一対の固定板３２、３４の外部に突出しており、それぞれの他端は一対の固定板３２、３４の内部に位置する。この第１の板材３６の他端と第２の板材４２の他端は離間しており、その間には空間が存在している。この空間の存在により、制振用ダンパー３０は、各板材の他端が内部方向に変位することができる。
制振用ダンパー３０は、第１の板材３６及び第２の板材４２の突出した部分を建築構造物に取り付けて使用し、第１の板材３６と第２の板材４２とが変位することで振動を吸収する。
ここで、前記「制振方向」とは、振動吸収に際し、第１の板材３６及び第２の板材４２が変位する方向である。  
【００２１】
次に、使用時の振動に対しての挙動について図７を参照して説明する。図７（Ａ）は、小さな変形域での制振用ダンパー３０の板材の変位状態を示し、図７（Ｂ）は、大きな変形域での制振用ダンパー３０の板材の変位状態を示している。それぞれ、図３（Ａ）、（Ｂ）に対応する図である。制振用ダンパー３０は、上述した粘弾性材料の性質に基づき、小さな変形域では、線形タイプの粘弾性材料３８、４０が剪断変形する（図７（Ａ）参照）。つまり、小さな変形領域において良好な性能を発揮する線形タイプの粘弾性材料がその効果を奏し、大きな減衰性能が得られる。
一方、大きな変形域では、線形タイプの粘弾性材料３８、４０のみならず、非線形タイプの粘弾性材料４４、４６も剪断変形する（図７（Ｂ））。大きな変形域では、線形タイプの粘弾性材料は十分に性能を発揮できないが、大きな変形域で良好な性能を発揮する非線形タイプの粘弾性材料が変形に大きく寄与し、全体として大きな減衰性能が得られる。
本態様においては、図７に示したように、振動に対する挙動については実質的に第１の態様と同様であるが、剪断面の数、及び力のモーメントが釣り合う状態にあり制振用ダンパーが回転するなど余計な力が生じることがない点において異なり、より大きなエネルギー吸収が得られる。
【００２２】
次いで、本発明の第３の態様の制振用ダンパーについて説明する。第３の態様の制振用ダンパーは、ケーシングと、前記ケーシング内に位置する第１の板材と、前記ケーシング内において前記第１の板材を固着挟持する、線形機能を発揮する粘弾性材料と、前記ケーシング内に位置し、制振方向において前記第１の板材とは対称位置にある第２の板材と、前記ケーシング内において前記第１の板材を固着挟持する、非線形機能を発揮する粘弾性部材と、を有することを特徴としている。以下に、第３の態様について図面を参照して説明する。なお、以下において第２の態様における用語と同じ用語は特に説明しない場合は第２の態様と同様である。
【００２３】
図８、図９に、本発明の第３の態様における制振用ダンパーの一実施形態を示す。図８は、当該制振用ダンパーの斜視図であり、図９は、図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図８、図９に示す制振用ダンパー５０は、第２の態様における一対の固定板３２、３４をケーシング５２に置き換えた構成である。つまり、ケーシング５２内に、第１の板材３６と、第２の板材４２と、線形機能を発揮する粘弾性材料５４と、非線形機能を発揮する粘弾性材料５６とを有する。ここで、第２の態様と同じ構成要素には同じ符合を付した。
なお、本態様において、使用時に受ける振動に対して、実質的に第２の態様と同様の挙動を示す（図７参照）。
【００２４】
以上の第３の態様においては、側面が開放されている第２の態様とは異なり、粘弾性材料はケーシングで覆われており、粘弾性材料の形状はケーシングの内部空間の形状に従うため、ケーシングが剛体である限り、繰り返し変形しても容易に形状保持をすることができる。
【００２５】
以上の第２の態様及び第３の態様においては、板材の厚みを変えることで、粘弾性部材の厚みを容易に設定することができる。例えば、図６における第１の板材３６の厚みを厚くすると、図１０に示すようになる。図１０においては、第１の板材３６Ａと、粘弾性材料３８Ａ、４０Ａとにおいて図６とは異なり、その他の構成は同じである。
既述のように、線形機能を発揮する粘弾性部材は大きな減衰力を得るには厚みを薄くすることが要求されるが、第２の態様及び第３の態様においては、第１の板材の厚みを厚くすれば、第１の板材に固着している粘弾性部材の厚みが必然的に薄くなるため、非常に簡単な構成で線形機能を発揮する粘弾性部材を薄くすることができる。
具体的には、線形機能を有する粘弾性部材の厚み（ｘ）と、非線形機能を有する粘弾性部材の厚み（ｙ）の比（ｙ／ｘ）は、小さな変形域から大きな変形域までバランスよく減衰性能を得るという観点から、１〜５とすることが好ましく、２〜４とすることがより好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用した第１の態様の制振用ダンパーの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した制振用ダンパーの側面図である。
【図３】図２に示した制振用ダンパーの、（Ａ）小さな変形域における挙動、（Ｂ）大きな変形域における挙動を示す図である。
【図４】本発明を適用した第１の態様の制振用ダンパーの変形例を示す図である。
【図５】本発明を適用した第２の態様の制振用ダンパーの一実施形態を示す斜視図である。
【図６】図５に示した制振用ダンパーの側面図である。
【図７】図６に示した制振用ダンパーの、（Ａ）小さな変形域における挙動、（Ｂ）大きな変形域における挙動を示す図である。
【図８】本発明を適用した第３の態様の制振用ダンパーの一実施形態を示す斜視図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１０】図６における第１の板材の厚みを厚くした形態を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  １０Ａ  ３０  ５０  制振用ダンパー
１２  第１の板材
１４  粘弾性部材（線形）
１６  第１の複合部材
１８  第２の板材
２０  粘弾性材料（非線形）
２２  第２の複合部材
２４  第３の板材
３２  ３４  固定板
３６  第１の板材
３８  ４０  粘弾性部材（線形）
４２  第２の板材
４４  ４６  粘弾性部材（非線形）
５２  ケーシング
５４  粘弾性材料（線形）
５６  粘弾性材料（非線形）
【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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