(57)【要約】【課題】本発明は、例えば、構造物が、地震等の振動を制振すると共に、風等の比較的小さな力による微小振動を制振するエネルギー吸収装置に関して、リサイクルを可能にするとともに、振動の大きさに対応できるエネルギー吸収装置の提供が課題である。【解決手段】付着補強処理を施した面を内側にして組立て形成した管状構造体と、付着補強処理を施すとともに前記管状構造体の内部においてその軸方向に沿って移動可能に挿入した軸部材と、の間隙に溶融状態で密に充填され固化した延性金属が介在され、前記管状構造体と軸部材とにおける軸方向の相対変位によって、エネルギーを吸収させるエネルギー吸収装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
付着補強処理を施した面を内側にして組立て形成した管状構造体と、
付着補強処理を施すとともに前記管状構造体の内部においてその軸方向に沿って移動可能に挿入した軸部材と、の間隙に溶融状態で密に充填され固化した延性金属が介在され、
前記管状構造体と軸部材とにおける軸方向の相対変位によって、エネルギーを吸収させること、
を特徴とするエネルギー吸収装置。
【請求項２】
管状構造体と軸部材との間隙は、複数箇所にあって互いにその間隙厚さが異なること、
を特徴とする請求項１に記載のエネルギー吸収装置。
【請求項３】
管状構造体には、軸方向における軸部材との相対変位を許容する変形吸収部を有すること、
を特徴とする請求項１または２に記載のエネルギー吸収装置。
【請求項４】
延性金属が、溶融可能な鉛または鉛系共晶金属であるとともに、管状構造体と軸部材との間隙の下部位置にはシール部材が配設されること、
を特徴とする請求項１乃至３に記載のエネルギー吸収装置。
【請求項５】
加熱手段を付帯したこと、
を特徴とする請求項１乃至４に記載のエネルギー吸収装置。
【請求項６】
管状構造体が柱脚若しくは柱梁の接合部材で、軸部材が柱若しくはブレースである請求項１乃至５に記載のエネルギー吸収装置を有してなること、
を特徴とする建設構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、構造物が、地震等の振動を制振すると共に、風等の比較的小さな力による微小振動を制振するエネルギー吸収装置と、それを備えた建設構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、風荷重による揺れ、地震等の振動エネルギーを減衰させるエネルギー吸収装置としては、例えば、粘弾性ダンパー、オイルダンパー、極軟鋼を用いた鋼製ダンパー、鉛を使用した鉛ダンパー等が知られている。
【０００３】
このようなエネルギー吸収装置は、前記粘弾性ダンパーや鋼材などの履歴特性を利用して、小振動から比較的大きな振動まで、制振しようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記エネルギー吸収装置は、前記風荷重による振動エネルギーを減衰させるエネルギー吸収装置が地震等により破壊されてしまうと、その装置を新品に交換する事を前提としている。したがって、エネルギー吸収装置のリサイクル性を考慮したものではなく、地球環境への配慮や資源の有効利用、部材レベルの再利用を可能にするリユース組立構造という、社会全体の要望に応えられないものであると言う課題がある。本発明に係るエネルギー吸収装置と建設構造物は、風荷重等の小さな振動エネルギーを吸収し、且つ、建築・解体が容易なリユース組立構造にして、エネルギー吸収装置の再利用を可能とすることで、このような課題を解消するために提案されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエネルギー吸収装置の上記課題を解決するための要旨は、付着補強処理を施した面を内側にして組立て形成した管状構造体と、付着補強処理を施すとともに前記管状構造体の内部においてその軸方向に沿って移動可能に挿入した軸部材と、の間隙に溶融状態で密に充填され固化した延性金属が介在され、
前記管状構造体と軸部材とにおける軸方向の相対変位によって、エネルギーを吸収させることである。
【０００６】
前記管状構造体と軸部材との間隙は、複数箇所にあって互いにその間隙厚さが異なること、；
前記管状構造体には、軸方向における軸部材との相対変位を許容する変形吸収部を有すること、；
前記延性金属が、溶融可能な鉛または鉛系共晶金属であるとともに、管状構造体と軸部材との間隙の下部位置にはシール部材が配設されること、；
更に、加熱手段を付帯したこと、を含むものである。
【０００７】
本発明に係る建設構造物は、管状構造体が柱脚若しくは柱梁の接合部材で、軸部材が柱若しくはブレースである前記本発明に係るエネルギー吸収装置を有してなることである。
【０００８】
本発明に係るエネルギー吸収装置によれば、地震等の振動により、延性金属が容易に塑性変形する。よって、小さな風荷重にも対応して高層建設物に適したエネルギー吸収装置となる。
【０００９】
また、管状構造体と軸部材との間の間隙厚さの程度により容易に降伏ひずみを調節できて、管状構造体と軸部材との接触面積の程度により容易に降伏耐力を調整でき、設計の自由度が大きい。管状構造体と軸部材とに施した全面均一な、凹凸処理、ブラスト処理、プライマー処理、溶射処理のうちいずれか一つの表面処理である付着補強処理により、応力集中、及び、ひずみ集中が無く延性金属との接合強度が増大して、振動伝達が確実になる。よって、微小振動エネルギーも効率的に吸収される。
【００１０】
更に、管状構造体には、軸方向における軸部材との相対変位を許容する変形吸収部が設けられていると、常時は荷重を支持し、地震時には柱脚等を自由に浮き上がらせて軸方向ダンパーを併用して、大きな制振効果を得ることができる。
【００１１】
前記延性金属が、溶融可能な鉛または鉛系共晶金属であることで、大きな地震により当該延性金属が大きく変形・破壊されても、現場において、ヒーター等で前記延性金属を溶融して、前記間隙に密に充填して、エネルギー吸収装置を再利用することができる。また、ヒータ等の加熱手段を初めから付帯させておけば、更に便利である。
【００１２】
このようなエネルギー吸収装置を、柱若しくはブレースに適用することで、柱の浮き上がりを利用した制振構造の構造物にしたり、超高層構造物における柱の軸変形を利用した制振構造の構造物にすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るエネルギー吸収装置及び建設構造物について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明に係るエネルギー吸収装置１を形成する。まず、付着補強処理としての、凹凸処理、ブラスト処理、プライマー処理、溶射処理のうちいずれか一つの表面処理を施した面を内側にして、平面材，丸材等の面材を組立て管状構造体２を形成する。
【００１５】
前記管状構造体２は、鋼製材等の金属製材であり、全体の大きさは、エネルギー吸収させる設定条件により異なるが、おおよそ、長手方向で５０ｃｍ〜１００ｃｍ、幅が、２０ｃｍ程度である。また、図２に示すように、断面形状が、円筒状（Ａ）、矩形状（Ｂ）、Ｈ型鋼状（Ｃ）の例がある。また、図１に示すように、この管状構造体２の下端部の突出部には、他の構造体との連結を図るための係止部２ｄとしての係合孔が設けられている。
【００１６】
また、図１乃び図２（Ｃ）に示すように、前記管状構造体２の内部に挿入させる、鋼製材等の金属製の軸部材３を形成する。この軸部材３は、間隙４の厚さを所望の厚さにする板厚の平板体である。なお、図２に示すように、管状構造体２ａが円筒状であれば（同図（Ａ））、軸部材も断面円形状の丸棒状の軸部材３ａとなる。そのほか、図２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、矩形状の軸部材３ｂ，３ｃがある。
【００１７】
前記軸部材３の表面には、付着補強処理である、凹凸処理、ブラスト処理、プライマー処理、溶射処理のうちいずれか一つの表面処理を施す。また、図１に示すように、この軸部材３の上端部には、他の構造体との連結を図るための係止部３ｄとしての係合孔が設けられている。
【００１８】
前記管状構造体２に前記軸部材３を、所望の間隙４を確保してその軸方向に沿って移動可能に嵌装させる。図１に示すように、内部空間の下側の間隙４には、シリコーンゴム等で形成したシール部材５を配設する。
【００１９】
このシール部材５は、その耐熱温度が約４００℃であり、図１及び図３に示すように、管状構造体２の内部空間の下面からδだけ上位置にして配設される。これにより、管状構造体２と軸部材３との相対変位を許容する変形吸収部５ａが形成されるものである。また、図３（Ｂ）に示すように、スリット１２を周方向に複数併設させて設け、変形吸収部とすることができる。そして、図１に示すように、上部には、間隙４の厚さを維持するスペーサ６を配設する。このスペーサ６は、例えば、鋼球である。
【００２０】
更に、前記間隙４は、図３（Ｃ）に示すように、エネルギー吸収装置１において、複数箇所にあって互いにその間隙厚さが異なるようにすることができる。このようにすれば、振動の大きさに応じて、風荷重から大きな地震まで、エネルギー吸収量を適宜に吸収させることができるものである。
【００２１】
次に、図１に示すように、前記間隙４に、延性金属７を密に充填する。この延性金属は、溶融可能な鉛または鉛系共晶金属（融点が、７２℃〜３２０℃）である。前記延性金属７を容器８に入れて、ヒーターやガスバーナー等の加熱手段で該容器８を介して加熱し、例えば、１５０℃〜２００℃程度に加熱して溶融する。この加熱作業により、延性金属７は、容器８から流れ出し、前記間隙４に密に充填される。
【００２２】
前記溶融した延性金属７は、前記シール部材５に至り、しだいに上部へと溜まり、余分なものは、余剰排出孔２ｅから溢出される。延性金属７は、その後、次第に冷えて固まるが、その過程において体積収縮がほとんどない。よって、延性金属７は、微細な凹凸等が存在するように各々、付着補強処理された、管状構造体２の内側面２ｆ、及び、軸部材３の表面３ｅと、強固に接着されるものである。
【００２３】
こうして、図３に示すように、予め工場にて、若しくは、建設現場（サイト工場等）において、エネルギー吸収装置１が形成されるものである。このエネルギー吸収装置１を、例えば、建設構造物９に適用する場合には、図４に示すように、柱梁接合部、柱若しくはブレースにおいて適用するものである。柱梁接合部（図中のＡ部）の場合には、図５（Ａ）または図６に示すように、梁１０の端部に管状構造体２を設け、上下の各柱を軸部材３として、間隙４に延性金属７を密に充填するものである。かかる実施例において、管状構造体２の上下方向の中間部の仕切り部２ｇに貫通孔を設けておくことで、延性金属７を溶融させて上から下へ１回で充填させることができるものである。
【００２４】
また、図４（Ａ）に示すように、柱梁接合部、ブレース（筋交い）や下部の柱脚に適用する場合（図中のＡ部、Ｂ部、Ｃ部）には、又は、図４（Ｂ）に示すように、柱脚の自由な浮き上がりを許容した建設構造物９における柱脚（図中のＢ部）に適用する場合には、図５（Ｂ）に示すように、柱を軸部材３とし、支持脚部を管状構造体２とするものである。なお、常時荷重を支持する場合は、図５（Ｃ）に示すように、柱脚を底板に当接させる。
【００２５】
こうして、エネルギー吸収装置１が建設構造物９に配設され、前記管状構造体２と軸部材３とにおける軸方向の相対変位によって、風揺れ等の微小な振動によるエネルギーを吸収させるものである。
【００２６】
本発明のエネルギー吸収装置１に係る他の例では、図７に示すように、管状構造体２の内部に挿入する軸部材３を、中空部３ｆを有した中空体にしたものとする。これにより、軸部材３の軽量化が図れる。
【００２７】
このようなエネルギー吸収装置１を採用した建設構造物９では、大きな地震により、間隙４に充填した延性金属７が大きく塑性変形したり損傷したりした場合に、その現場において、ヒーター等の加熱手段により、損傷等した延性金属７を溶融し、再びエネルギー吸収装置１の間隙４に密に充填することで、再利用することができるものである。更に、前記加熱手段をこのエネルギー吸収装置１に付帯させておくことで、更に利便性が増すものである。
【００２８】
また、図８に示すように、柱やブレース等において、剛接合しないで、単に管状構造体２に軸部材３を差し込んだだけの構造となっているので、延性金属７を加熱した溶融するだけで解体・撤去が容易に可能である。即ち、製造補修再生工場１１でリユース部材を新規製造、使用後部材を補修・再生する。検査を終えた部材のストックヤードは広大な敷地が必要となるが、建設現場ではモジュール化された部材を組み立てるだけでよい。完成した建設構造物は３０年〜６０年間使用の有期限建築とすることができる。その期限を終えた建設構造物９は、リユース部材と非リユース部材とを区別して解体する。そして、リユース部材は前記製造補修再生工場１１へ運搬され、再び補修・再生され、循環システムが構築される。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るエネルギー吸収装置は、付着補強処理を施した面を内側にして組立て形成した管状構造体と、付着補強処理を施すとともに前記管状構造体の内部においてその軸方向に沿って移動可能に挿入した軸部材と、の間隙に溶融状態で密に充填され固化した延性金属が介在され、前記管状構造体と軸部材とにおける軸方向の相対変位によって、エネルギーを吸収させるので、延性金属が表面処理である付着補強処理された管状構造体及び軸部材とに良く密着・接合し、延性金属の厚さ（間隙厚さ）により降伏ひずみを調整でき、また、管状構造体と軸部材との接触面積により降伏耐力を調整できるので風荷重等の小さな振動にもエネルギー吸収作用を発揮すると言う優れた効果を奏するものである。
【００３０】
また、管状構造体と軸部材との間隙は、複数箇所にあって互いにその間隙厚さが異なるようにすることで、振動の規模に応じて効率的にエネルギーを吸収することができる。
更に、前記管状構造体には、変形吸収部を有するので、軸部材を自由に浮かせて支持することができる。
前記延性金属が、溶融可能な鉛または鉛系共晶金属であって、間隙の下部位置にシール部材が配設されているので、大地震等で延性金属が損傷しても、現場等において容易に再生させることができる。また、補修・再生が容易で、建設構造物のリユースが可能となる。
【００３１】
本発明に係る建設構造物が、管状構造体が柱脚若しくは柱梁の接合部材で、軸部材が柱若しくはブレースとすることで、リユース可能な構造物となって、資源を無駄にしない循環システムを構築することができると言う優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエネルギー吸収装置１を形成する様子を示す正面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。
【図２】同本発明に係るエネルギー吸収装置１の各実施例に係る断面図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。
【図３】同本発明に係るエネルギー吸収装置１の縦断面図（Ａ）と、同一部を破断して示す正面図（Ｂ）、異なる間隙を有した例の断面図（Ｃ）である。
【図４】エネルギー吸収装置１を建設構造物９に適用する概念を示す概略図（Ａ），（Ｂ）である。
【図５】図４におけるＡ部、Ｂ部、Ｃ部における具体的な構成を示す断面図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。
【図６】同柱梁の接合部にエネルギー吸収装置１を適用した場合の、一例としての構成図である。
【図７】エネルギー吸収装置１の他の形状の例を示す断面図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。
【図８】建設構造物９のリユースによる循環システムを示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　　エネルギー吸収装置、　　　　２　　　　　管状構造体、
２ｆ　　　内側面、　　　　　　　　　　３　　　　　軸部材、
３ｄ　　　係止部、　　　　　　　　　　３ｅ　　　　表面、
３ｆ　　　中空部、　　　　　　　　　　４　　　　　間隙、
５　　　　シール部材、　　　　　　　　５ａ　　　　変形吸収部、
６　　　　スペーサ、　　　　　　　　　７　　　　　延性金属、
８　　　　容器、　　　　　　　　　　　９　　　　　建設構造物、
１０　　　梁、　　　　　　　　　　　　１１　　　　製造補修再生工場
１２　　　　　　スリット。
【図１】
2004036685.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004036685.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004036685.tif 000008
【図７】
2004036685.tif 000009
【図８】
2004036685.tif 000010