(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鋼板の間の隙間に粘弾性体を挟み込ませてなる粘弾性ダンパーであって、
粘弾性特性が同じである単一の部材を用いて、厚さの異なる複数の粘弾性体を前記隙間毎に並べて配置し、
同一の前記隙間に設けられる前記粘弾性体は、小さな変形に対応する第一粘弾性体と、大きな変形に対応して前記第一粘弾性体より面積の大きな第二粘弾性体とからなり、
前記第一粘弾性体と前記鋼板との間に挿入板を設け、該挿入板と前記第一粘弾性体とを厚さ方向に重ね合わせることで、前記第一粘弾性体の厚さ寸法を前記第二粘弾性体の厚さ寸法よりも小さくしたことを特徴とする粘弾性ダンパー。
【請求項２】
複数の鋼板の間の隙間に粘弾性体を挟み込ませてなる粘弾性ダンパーであって、
粘弾性特性が同じである単一の部材を用いて、厚さの異なる複数の粘弾性体を前記隙間毎に並べて配置し、
同一の前記隙間に設けられる前記粘弾性体は、小さな変形に対応する第一粘弾性体と、大きな変形に対応して前記第一粘弾性体より面積の大きな第二粘弾性体とからなり、
前記鋼板にテーパ面を形成させて該鋼板の厚みを変え、前記隙間の間隔を変化させることで、前記第一粘弾性体の厚さ寸法を前記第二粘弾性体の厚さ寸法よりも小さくしたことを特徴とする粘弾性ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の鋼材の間に粘弾性体を挟み込んだ構成の粘弾性ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築物などの駆体の適所に、地震などによる振動エネルギーを吸収して構造物の変形を抑制する制振ダンパーを設置することは周知のとおりである。そして、この制振ダンパーには、外部鋼板と内部鋼板との間に粘弾性体を挟持させてなる粘性型制震ダンパー（以下、「粘弾性ダンパー」と称する）が知られている。このように構成される粘弾性壁では、地震時に建物が変位した際に外部鋼板と内部鋼板とが面内で相対変位し、その際に生じる粘弾性体の粘性抵抗力によって振動エネルギーを吸収して建物の振動を減衰させることができる。なお、粘弾性ダンパーと同様の構造で、長尺体の形態とされてブレースとして設置される場合もある。
この粘弾性ダンパーとして用いられる粘弾性体は、その剛性および減衰定数が、温度、歪み（振幅）および振動数に対して依存性があることが知られている。とくに、粘弾性ダンパーにおいて粘弾性体は、比較的大きな振巾で減衰効果を発揮するように厚み調整して使用されることが多い。ところが、この場合、小さい変形の領域での減衰性が小さいため、小地震や風などの外乱に対して十分な制震効果が期待できないといった問題が生じていた。
このような問題に対応するため、物性値の異なる粘弾性体を組み合わせた構造のものが、例えば特許文献１および特許文献２に開示されている。
特許文献１は、複数の鋼板の間に低せん断弾性率の粘弾性体と、高せん断弾性率の粘弾性体とを鋼板の面に対して平行となるように重ねるように積層させて挟み込んだ構造である。これによると、例えば風などの揺れに対しては低せん断弾性率の粘弾性体で振動エネルギーを吸収し、大きな地震などの揺れに対しては高せん断弾性率の粘弾性体で振動エネルギーを吸収するものである。
また、特許文献２は、粘性的性質が強い粘弾性体と、弾性的性質が強い粘弾性体との物性値が異なる粘弾性体を、鋼板同士の間に組み合わせて一つの制震ダンパーとして機能させたものである。
【特許文献１】特開２００４−１３２４１５号公報
【特許文献２】特開２０００−２９７５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１および特許文献２による粘弾性ダンパーでは、上述した物性値の異なる粘弾性体が用いられているため、温度依存性の異なる部材が混在することになる。このため、異種の粘弾性体は、夫々異なる減衰定数をなし、さらに環境温度の変化による影響を受けることになる。このため、異種の粘弾性体は、夫々が温度によって異なる減衰定数となることから、これら異種の粘弾性体を組み合わせて減衰性を調整、制御することが困難であるという問題があった。したがって、粘弾性体の物性値の条件にかかわらずダンパー特性（減衰性能）を、より最適かつ広い変形範囲に対応させることができる粘弾性ダンパーが必要とされていた。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、小さい変形から大きい変形までの広い範囲にわたって減衰性能を期待でき、制震効果を向上させた粘弾性ダンパーを提供することを目標とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る粘弾性ダンパーは、複数の鋼板の間の隙間に粘弾性体を挟み込ませてなる粘弾性ダンパーであって、粘弾性特性が同じである単一の部材を用いて、厚さの異なる複数の粘弾性体を前記隙間毎に並べて配置し、同一の前記隙間に設けられる粘弾性体は、小さな変形に対応する第一粘弾性体と、大きな変形に対応して第一粘弾性体より面積の大きな第二粘弾性体とからなり、第一粘弾性体と鋼板との間に挿入板を設け、挿入板と第一粘弾性体とを厚さ方向に重ね合わせることで、第一粘弾性体の厚さ寸法を第二粘弾性体の厚さ寸法よりも小さくしたことを特徴としている。
また、本発明に係る粘弾性ダンパーは、複数の鋼板の間の隙間に粘弾性体を挟み込ませてなる粘弾性ダンパーであって、粘弾性特性が同じである単一の部材を用いて、厚さの異なる複数の粘弾性体を隙間毎に並べて配置し、同一の隙間に設けられる粘弾性体は、小さな変形に対応する第一粘弾性体と、大きな変形に対応して第一粘弾性体より面積の大きな第二粘弾性体とからなり、鋼板にテーパ面を形成させて鋼板の厚みを変え、隙間の間隔を変化させることで、第一粘弾性体の厚さ寸法を第二粘弾性体の厚さ寸法よりも小さくしたことを特徴としている。
本発明では、厚さ寸法の小さな第一粘弾性体の場合、厚さ寸法の大きな第二粘弾性体と同じ変位であっても歪みが大きくなり減衰定数が低下するが、歪みが小さい範囲、すなわち変位の小さな領域において減衰定数が高くなり、減衰効果を向上させることができるため、小変形時の揺れに対応させることができる。一方、厚さ寸法の大きな第二粘弾性体では、変位の大きな領域で減衰定数が高くなって減衰効果を向上させることができ、大変形時の揺れに対応させることができる。このように、１つの粘弾性ダンパーによって、小さい変形から大きい変形までの広範囲にわたってその変形に対応させることができる。
また、第二粘弾性体の面積を第一粘弾性体より大きくすることで部材の剛性を大きくすることができる。これにより、第二粘弾性体は、厚さ寸法を大きくしたときの歪みを抑えることができ、大きな変形に対応することができる。
【０００８】
また、鋼板同士の間に形成される隙間寸法に対して厚さの小さな第一粘弾性体に、挿入板を設けることで異なる粘弾性体を同一の隙間に並べて配置させることができる。
【０００９】
また、鋼板同士間の隙間の寸法を変えることで、その隙間に配置される粘弾性体の厚さ寸法を調整することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の粘弾性ダンパーによれば、風揺れや小規模の地震等の小変形領域に対しては厚さ寸法の小さな粘弾性体で振動エネルギーを吸収し、比較的大規模な地震時等の大変形領域に対しては厚さ寸法の大きな粘弾性体で振動エネルギーを吸収することができる。このため、一つの粘弾性ダンパーによって、小さな変形から大きな変形までの広範囲にわたってその変形に対応できる最適な減衰性能が期待できることから、制震効果を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の粘弾性ダンパーの第一の実施の形態について、図１乃至図５に基づいて説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態による粘弾性ダンパーを示す立面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は粘弾性体の変位の状態を示す説明図であって、（ａ）は厚さ寸法の小さな粘弾性体の場合の図、（ｂ）は厚さ寸法の大きな粘弾性体の場合の図、図４は粘弾性体における歪みと減衰定数との関係を示した図、図５は本粘弾性ダンパーにおける変位と減衰定数との関係を示した図である。
【００１２】
図１に示すように、本第一の実施の形態による粘弾性ダンパー１は、建築物などの躯体において柱と梁との間に壁として設置され、地震などによる振動エネルギーを吸収して構造物の変形を抑制するものである。図２に示すように、この粘弾性ダンパー１は、一対の外部鋼板１１Ａ、１１Ｂと、その両外部鋼板１１Ａ、１１Ｂの間に略平行に配置される中間鋼板１２との間に形成される隙間Ｓに、二種類の厚さのシート状の粘弾性体２１、２２が並べて配置されている。粘弾性体２１、２２として、例えば合成ゴム系、アクリル樹脂系、ウレタン系など従来二枚の鋼板の間に挟持させてなる制震ダンパー（粘弾性ダンパー）に用いられている材料を採用することができる。
【００１３】
この粘弾性体２１、２２は、厚さ寸法の小さい第一粘弾性体２１Ａ、２１Ｂと、第一粘弾性体２１Ａ、２１Ｂに対して厚さ寸法の大きな第二粘弾性体２２Ａ、２２Ｂとからなり、これらは粘弾性特性が同じである単一の部材が用いられている。ここで、粘弾性特性とは、粘性的性質が強い或いは弾性的性質が強いといった物性値の違いや、減衰定数の温度、歪み、振幅に対する依存性のいずれかを有しているものをいう。
そして、第一粘弾性体２１Ａ、２１Ｂの面積は、第二粘弾性体２２Ａ、２２Ｂのそれよりも小さい面積に形成されている。これにより中間鋼板１２はその両側から第一粘弾性体２１Ａ、２１Ｂ及び第二粘弾性体２２Ａ、２２Ｂによって接着状態で挟持されている。
また、各隙間Ｓにおける第一粘弾性体２１Ａ、２１Ｂには、第二粘弾性体２２Ａ、２２Ｂよりも厚さ寸法が小さいため、第一粘弾性体２１Ａ、２１Ｂの中間鋼板１２側に厚さ調整板１３Ａ、１３Ｂ（挿入板）が設けられている。これにより、各外部鋼板１１Ａ，１１Ｂ、１２同士の間に形成される一様な間隔をなす同一の隙間Ｓに、厚さの異なる第一及び第二粘弾性体２１、２２を並べて配置させることができる。
【００１４】
次に、本粘弾性ダンパー１の作用について図面に基づいて説明する。
図２に示す粘弾性ダンパー１は、地震時に建物が変位した際に外部鋼板１１Ａ，１１Ｂと中間鋼板１２とが面内で相対変位し、その際に生じる各粘弾性体２１、２２の粘性抵抗力によって振動エネルギーを吸収して建物の振動を減衰させることができる。
この作用をさらに具体的に説明すると、図３（ａ）に示す厚さ寸法の小さな第一粘弾性体２１では、図３（ｂ）に示す厚さ寸法の大きな第二粘弾性体２２と同じ変位であっても歪みが大きくなる。図４は一般的な歪みと減衰定数との関係を示したものであり、図４によると、減衰定数は、歪みの増加に応じて増減変化する。つまり、減衰定数は、歪みの小さな範囲において歪みの増加と共に増加し、所定の一定区間を経て、歪みの大きな範囲において歪みの増加と共に減少する。
【００１５】
このことから、図５に示すように、厚さ寸法の小さな第一粘弾性体２１では、歪みが小さな範囲、すなわち変位の小さな領域において減衰定数が高くなって減衰効果を向上させることができる。このため、小変形時の揺れに対応させることができる。ところが、変位が大きくなると、第一粘弾性体２１の歪みも大きくなるため、その減衰定数及び剛性が低下することになる。
これに対し、厚さ寸法の大きな第二粘弾性体２２では、変位の大きな領域で減衰定数が高くなって減衰効果を向上させることができるため、大変形時の揺れに対応させることができる。
【００１６】
さらに、一般的に、粘弾性体を挟んだ鋼板を互いに逆向きに移動させると、その剛性は粘弾性体の面積に比例し、厚さに反比例する。したがって、第二粘弾性体２２の面積を第一粘弾性体２１より大きくすることで部材の剛性を大きくすることができる。これにより、第二粘弾性体２２は、厚さ寸法を大きくしたときの歪みを抑えることができ、大きな変形に対応することができる。
このように、第一及び第二粘弾性体２１、２２の面積の違いによってその部材の剛性を調整でき、その部材の厚さの違いによって粘性の比を調節できることから、粘弾性ダンパー１の設計の自由度を増加させることができる。このため、第一及び第二粘弾性体２１、２２の厚さと面積とを適宜設定することで、ダンパー性能としての最適な性能を設定することができる。
また、本粘弾性ダンパー１の第一及び第二粘弾性体２１、２２は、単一の部材が使用されているため、その部材の温度依存性は同一となる。そのため、従来のように粘弾性特性の異なる粘弾性体を組み合わせた粘弾性ダンパーと比べて、減衰定数の調節が容易となり、高い減衰効果を得られるように構成することができる。
【００１７】
上述した本第一の実施の形態による粘弾性ダンパー１では、風揺れや小規模の地震等の小変形領域に対しては厚さ寸法の小さな第一粘弾性体２１Ａ，２１Ｂで振動エネルギーを吸収し、比較的大規模な地震時等の大変形領域に対しては厚さ寸法の大きな第二粘弾性体２２Ａ、２２Ｂで振動エネルギーを吸収することができる。このため、一つの粘弾性ダンパー１によって、小さな変形から大きな変形までの広範囲にわたってその変形に対応できる最適な減衰性能が期待できることから、制震効果を向上させることができる。
【００１８】
次に、本発明の第二の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
図６は第二の実施の形態による粘弾性ダンパーを示す断面図であり、図２に対応する図である。
図６に示すように、第二の実施の形態による粘弾性ダンパー１は、第一の実施の形態の厚さ調整板１３Ａ，１３Ｂ（図２参照）に代えて、中間鋼板１４の厚さ寸法を変えた構成である。
この中間鋼板１４は、その上下面にテーパ面１４ａ、１４ｂを設け、第二粘弾性体２２側から第一粘弾性体２１側に向かうに従って中間鋼板１４の厚さ寸法が大きくなるように形成されている。そして、第一粘弾性体２１の中間鋼板１２側の接合面２１ａ、２１ｂ、同じく第二粘弾性体２２の接合面２２ａ、２２ｂも、上記テーパ面１４ａ、１４ｂに沿った形状をなしている。これにより、第一粘弾性体２１Ａ，２１Ｂは、第二粘弾性体２２Ａ、２２Ｂに比べて厚さ寸法が小さくなるように形成されている。
このように構成される本第二の実施の形態による粘弾性ダンパー１では、厚さの異なる単一の粘弾性体２１、２２が同一の隙間Ｓに配置されるといった点で第一の実施の形態と同じ構成となることから、効果についても第一の実施の形態と同様となる。
【００１９】
以上、本発明による粘弾性ダンパーの第一及び第二の実施の形態について説明したが、本発明は上記の第一及び第二の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本第一及び第二の実施の形態では二種類の厚さの第一及び第二粘弾性体２１、２２を並べて配置させてなる粘弾性ダンパー１としているが、これに限定されることはなく、例えば形状（面積と厚さ）の異なる三種類以上の粘弾性体２０を設けてもかまわない。そして、本第一及び第二の実施の形態では粘弾性ダンパー１は一対の外部鋼板１１Ａ，１１Ｂと中間鋼板１２の３枚の鋼板により構成されているが、鋼板は二枚以上であればよい。
また、本第一及び第二の実施の形態では壁型の粘弾性ダンパー１としているが、壁型に限定されず、ブレースの形態として本粘弾性ダンパー１を組み込んで建築物の躯体に設置するようにしてもよい。
さらに、第二の実施の形態では、中間鋼板１４にテーパ面１４ａ、１４ｂを形成させているが、これに限定されるものではなく、外部鋼板１１Ａ、１１Ｂにテーパ面を形成させて各隙間Ｓの寸法を変えるようにしてもよい。また、外部鋼板１１Ａ、１１Ｂ及び中間鋼板１４にテーパ面を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一の実施の形態による粘弾性ダンパーを示す立面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は粘弾性体の変位の状態を示す説明図であって、（ａ）は厚さ寸法の小さな粘弾性体の場合の図、（ｂ）は厚さ寸法の大きな粘弾性体の場合の図である。
【図４】粘弾性体における歪みと減衰定数との関係を示した図である。
【図５】本粘弾性ダンパーにおける変位と減衰定数との関係を示した図である。
【図６】第二の実施の形態による粘弾性ダンパーを示す断面図であり、図２に対応する図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  粘弾性ダンパー
１１Ａ，１１Ｂ  外部鋼板
１２、１４  中間鋼板
１３Ａ、１３Ｂ  厚さ調整板（挿入板）
２１、２１Ａ、２１Ｂ  第一粘弾性体
２２、２２Ａ、２２Ｂ  第二粘弾性体
【図１】
0004803432.tif 000002
【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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