(57)【要約】【課題】建造物の梁継手部や柱脚部など狭隘な部分にも鉛封入型制振ダンパーを設置し得るようにすることにある。【解決手段】ケーシング１と、前記ケーシングを所定制振方向と交差する方向へ貫通するとともに中間部をそのケーシングに前記制振方向へ移動可能に収容された移動部材２と、前記移動部材の中間部と前記ケーシングとのうちの一方に固設されて他方と対向し、複数条の場合は前記制振方向に互いに間隔を空けて、その制振方向と交差する方向へ各々延在する一または複数条の突条３ａと、前記移動部材と前記ケーシングとの隙間に装填され、前記移動部材と前記ケーシングとの相対移動により前記制振方向に付勢されて前記突条を越える塑性流動を生ずる板状の鉛４と、を具えてなる鉛封入型制振ダンパーである。【選択図】図１
2005240856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシングを所定制振方向と交差する方向へ貫通するとともに中間部をそのケーシングに前記制振方向へ移動可能に収容された移動部材と、
前記移動部材の中間部と前記ケーシングとのうちの一方に固設されて他方と対向し、複数条の場合は前記制振方向に互いに間隔を空けて、その制振方向と交差する方向へ各々延在する一または複数条の突条と、
前記移動部材と前記ケーシングとの隙間に装填され、前記移動部材と前記ケーシングとの相対移動により前記制振方向に付勢されて前記突条を越える塑性流動を生ずる板状の鉛と、
を具えてなる、鉛封入型制振ダンパー。
【請求項２】
前記移動部材に嵌着されて前記ケーシングと前記移動部材との間に配置され、前記移動部材と一緒に前記制振方向へ移動して前記ケーシング内に前記鉛を封止する鉛封止部材を具えることを特徴とする、請求項１記載の鉛封入型制振ダンパー。
【請求項３】
前記ケーシングと少なくとも前記移動部材との間の、前記鉛材のある位置以外の位置に介挿された摩擦低減部材を具えることを特徴とする、請求項１または２記載の鉛封入型制振ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新築あるいは既設の建築構造物や土木構造物の制振装置としてそれらの構造物の大地震時における構造安全性を高めるために利用され、内部に封入された鉛を塑性流動させることで減衰力を生じさせて制振機能を奏する鉛封入型制振ダンパーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉛封入型制振ダンパーとしては、例えば非特許文献１に記載された鉛押し出し型ダンパーが知られている。この鉛押し出し型ダンパーは、円筒状に鉛が充填された筒と、その筒を貫通するとともに中央部にのみ鉛押出し用突起を有する加力用ロッドとを具えてなり、筒を構造物に固定して加力用ロッドの一端を押し引きすることで鉛の塑性流動による減衰力を得ようとするものである。
【非特許文献１】オイレス工業株式会社ホームページ、免制震カンパニー、制振装置、ＬＥＤ（Lead Extrusion Damper）［平成１６年２月１２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.oiles.co.jp/2/kenchiku/sei_ken/sei_ken.htm＞
【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、従来の鉛押出し形ダンパーは、ダンパー長手方向に配置されるとともに中央部にのみ鉛押出し用突起を有する長尺ロッドを用い、またダンパー内に多量の鉛を充填するという構造上から、ダンパーの制振力（減衰力）に比較して全長が大きくなり、かつダンパーの重量も大きくなるため、構造物内の設置可能な場所に制限があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、この発明の鉛封入型制振ダンパーは、ケーシングと、前記ケーシングを所定制振方向と交差する方向へ貫通するとともに中間部をそのケーシングに前記制振方向へ移動可能に収容された移動部材と、前記移動部材の中間部と前記ケーシングとのうちの一方に固設されて他方と対向し、複数条の場合は前記制振方向に互いに間隔を空けて、その制振方向と交差する方向へ各々延在する一または複数条の突条と、前記移動部材と前記ケーシングとの隙間に装填され、前記移動部材と前記ケーシングとの相対移動により前記制振方向に付勢されて前記突条を越える塑性流動を生ずる板状の鉛と、を具えてなるものである。
【発明の効果】
【０００５】
かかるこの発明の鉛封入型制振ダンパーにあっては、構造物の互いに結合される二つの構造材の一方にケーシングを固定するとともに他方に移動部材の両端部を固定して、その構造物に地震により振動が加わった場合にそれら二つの構造材間に加わる引っ張り力や圧縮力の方向を上記所定制振方向としてそれらの構造材間にこの発明の鉛封入型制振ダンパーを介挿すると、その構造物に地震により振動が加わって上記二つの構造材間に引っ張り力や圧縮力が加わった場合に、その引っ張り力や圧縮力でケーシングと移動部材とが上記制振方向へ相対移動し、その相対移動により、移動部材とケーシングとの隙間に介挿された鉛がその制振方向に付勢されてその鉛に突条を越える塑性流動が生じ、これにより上記二つの構造材間の振動が制動されて減衰する。そして、突条の数を増やせば、個々の突条およびその周辺部の剛性をさほど高めなくてもダンパーの制振力が高まる。
【０００６】
従って、この発明の鉛封入型制振ダンパーによれば、鉛の塑性流動によって高い制振力（減衰力）を発揮することができる。しかも、移動部材がケーシングを所定制振方向と交差する方向へ貫通しているのでダンパーの制振力に対しその制振方向の全長が小型化され、かつ鉛が板状にされてケーシングと移動部材との隙間に装填されているのでダンパーの重量も嵩まないため、従来困難であった建造物の梁継手部や柱脚部など狭隘な部分にも鉛封入型制振ダンパーを設置し得て、建造物の耐震性をさらに向上させることができる。
【０００７】
なお、この発明の鉛封入型制振ダンパーにおいては、前記移動部材に嵌着されて前記ケーシングと前記移動部材との間に配置され、前記移動部材と一緒に前記制振方向へ移動して前記ケーシング内に前記鉛を封止する鉛封止部材を具えていてもよく、このようにすれば、鉛を封入するケーシングの構造を簡易にすることができる。
【０００８】
また、この発明の鉛封入型制振ダンパーにおいては、前記ケーシングと少なくとも前記移動部材との間の、前記鉛材のある位置以外の位置に介挿された摩擦低減部材を具えていてもよく、このようにすれば、制振作動中にケーシングと少なくとも移動部材とが直接摺接せずそれらと摩擦低減部材とが摺接するので、制振作動を円滑ならしめて、再現性のある制振性能と、地震後の取り替えや修復が不要なメンテナンスフリー性とをもたらすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１（ａ）は、この発明の鉛封入型制振ダンパーの一実施例を示す水平断面図、図１（ｂ）は、その実施例の鉛封入型制振ダンパーを示す横断面図、図１（ｃ）は、その実施例の鉛封入型制振ダンパーを示す、図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。
【００１０】
この実施例の鉛封入型制振ダンパーは、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、鋼製のケーシング１と、そのケーシング１を図１中矢印Ａで示す所定制振方向と交差する方向（図１（ａ），（ｂ）では左右方向）へ貫通するとともに中間部２ａをそのケーシング１に上記制振方向へ移動可能に収容された移動部材としての鋼製の加力用スライダー２と、ケーシング１内に固設されて加力用スライダー２の中間部２ａと対向し、上記制振方向に互いに間隔を空けてその制振方向と交差する方向（図１（ａ），（ｂ）では左右方向）へ各々延在するここでは二条の突条３ａをそれぞれ有する鋼製の二枚の板状のダイス３と、加力用スライダー２とケーシング１との隙間に装填され、加力用スライダー２とケーシング１との上記制振方向への相対移動によりその制振方向に付勢されて突条３ａを越える塑性流動を生ずる二枚の鉛板４とを具えてなる。
【００１１】
図２（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記加力用スライダー２を示す平面図、正面図および側面図であり、図示のように上記加力用スライダー２は、中間部としての略角捧状の摺動部２ａとその摺動部２ａの両側部から突出した両端部としての二本の腕部２ｂとを有して略十字状をなしている。ここで、摺動部２ａはその上面および下面の長手方向中間部にそれぞれ、上記鉛板４を収容するための凹部２ｃを形成されている。また腕部２ｂは先端部２ｄを有するとともにその先端部２ｄに充分な曲げ剛性を持たせるように何れもその先端部２ｄより太い長方形状断面の貫通部２ｅと長円状断面の基部２ｆとを有しており、先端部２ｄには雄ねじが形成されている。そして摺動部２ａの上面および下面の長手方向両端部と、腕部２ｂの貫通部２ｅの上面および下面とには例えば含油合金製の摩擦低減部材５が固設されている。
【００１２】
図３（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記ケーシング１を構成する鋼製の上部ブロック１ａを示す下面図、正面図および横断面図であり、この上部ブロック１ａは略コ字状をなしていて、その長手方向両端部の下面に嵌合リブ１ｄを突設されるとともに、その長手方向両端部間の凹部の中央部にダイス３を位置決めするための嵌合凹部１ｅを形成されている。さらにこの上部ブロック１ａの長手方向両端部間の凹部の幅方向両側部には、例えば含油合金製の摩擦低減部材５が長手方向へ延在するように固設されている。
【００１３】
図４（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、これも上記ケーシング１を構成する鋼製の下部ブロック１ｂを示す平面図、正面図および横断面図であり、この下部ブロック１ｂは上部ブロック１ａと同様略コ字状をなしていて、その長手方向両端部の上面に上部ブロック１ｂの嵌合リブ１ｄと嵌まり合う嵌合溝１ｆを形成されるとともに、その長手方向両端部間の凹部の中央部にダイス３を位置決めするための嵌合凹部１ｅを形成されている。さらにこの下部ブロック１ｂの長手方向両端部間の凹部の幅方向両側部にも、例えば含油合金製の摩擦低減部材５が長手方向へ延在するように固設されている。
【００１４】
図５（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、これも上記ケーシング１を構成する鋼製の側部ブロック１ｃを示す平面図、正面図および横断面図であり、この側部ブロック１ｃは、その中央部に上記加力用スライダー２の挿通用の例えば矩形の貫通孔１ｇを形成されるとともに、その上部および下部に同一方向へ突出した上部フランジ１ｈおよび下部フランジ１ｉを有している。
【００１５】
図６は、上記加力用スライダー２の摺動部２ａと上記ケーシング１の両側部ブロック１ｃとの間に配置されてその加力用スライダー２と一緒にケーシング１内で摺動する鉛封止部材としての添え板６を示す正面図であり、この添え板６は、加力用スライダー２の長円状断面の基部２ｆと密に嵌まり合う貫通孔６ａを形成されている。
【００１６】
図７は、上記ダイス３を示す正面図であり、このダイス３は例えばダイス鋼で形成されていて、上部ブロック１ａおよび下部ブロック１ｂの嵌合凹部１ｅに嵌め合わされた際にそれら上部ブロック１ａおよび下部ブロック１ｂの長手方向と直交する方向（図６では紙面と直交する方向）へ各々延在するここでは二条の突条３ａを有している。
【００１７】
そして図８は、上記鉛板４を示す正面図であり、この鉛板４は、純度99.99％以上の鉛あるいはアンチモンをわずかに含有する鉛合金を、ダイス３の突条３ａに対応した溝４ａを有するとともに加力用スライダー２の凹部２ｃに対応した形状を有するように整形したものを用いることが望ましい。
【００１８】
かかる構成部品を用いて図１に示すこの実施例の鉛封入型制振ダンパーを組み立てるに際しては、先ず、上部ブロック１ａおよび下部ブロック１ｂの嵌合凹部１ｅにダイス３をそれぞれ嵌め合わせるとともに、加力用スライダー２の上下面の凹部２ｃに鉛板４をそれぞれ嵌め合わせる。次いで、加力用スライダー２の両方の基部２ｆに添え板６を嵌め合わせるとともに、上部ブロック１ａと下部ブロック１ｂとの間に加力用スライダー２の摺動部２ａを入れて上部ブロック１ａと下部ブロック１ｂとを上下に組み合わせる。
【００１９】
さらに、加力用スライダー２の両方の腕部２ｂをそれぞれ側部ブロック１ｃの貫通孔１ｇに挿通しつつ、それら上部ブロック１ａおよび下部ブロック１ｂの両側に側部ブロック１ｃを嵌め合わせて、側部ブロック１ｃの上部フランジ１ｈおよび下部フランジ１ｉで上部ブロック１ａおよび下部ブロック１ｂを挟み込むとともに加力用スライダー２の貫通部２ｅを側部ブロック１ｃの貫通孔１ｇ内に摩擦低減部材５を介して摺動可能に嵌め合わせ、その後、上部ブロック１ａと下部ブロック１ｂと側部ブロック１ｃとを互いに図示しないボルト等で結合してケーシング１を組み立てる。
【００２０】
この実施例の鉛封入型制振ダンパーの加力用スライダー２の両腕部２ｂを、図１中矢印Ａで示すように押す（あるいは引く）と、加力用スライダー２の摺動部２ａの長手方向両端部がそれらの間に嵌め込まれてケーシング１内に封入された鉛板４を圧縮するが、やがて鉛板４の鉛がダイス３の突条３ａと加力用スライダー２の摺動部２ａの凹部２ｃとの間の狭隘部を通って塑性流動により移動し始める。この実施例では突条３ａが二条配置されているため、移動した鉛はさらに次の狭隘部を通過し、その通過の際にも大きな抵抗力（制動力）が発生する。
【００２１】
従って、この実施例の鉛封入型制振ダンパーによれば、従来の鉛封入型制振ダンパーと比較して減衰力を向上させることができる。そして流動した鉛は、凹部２ｃ内に貯留されていて、逆向きの加力がなされると逆流し始める。この鉛の抵抗力すなわちダンパーの減衰力は、突条３ａを有するダイス３の形状と狭隘部の寸法を適切に変更することによって所望の大きさにすることが可能である。
【００２２】
図９は、この実施例の鉛封入型制振ダンパーを用いた加振実験の結果の一例を示すものであり、縦軸がダンパーの抵抗力（減衰力）、横軸が加力用スライダー２の移動量（ダンパーの相対変位）を表している。ダンパーの相対変位を６ｍｍ、４ｍｍ、２ｍｍに設定してそれぞれ１０回の繰り返し載荷を行ったが、図示のようにそれぞれの相対変位振幅における抵抗力と相対変位の関係はほぼ一定であり、建造物の制振ダンパーとしての再現性のある減衰性能と、大地震後に取り替えや修復を必要としないメンテナンスフリー性との要求を満たしていた。
【００２３】
しかもこの実施例の鉛封入型制振ダンパーは、コンパクトで且つ比較的容易にダンパーの所定の抵抗力（減衰力）を得ることが可能であるという特徴を有しているので、建造物を構成する部材間の狭隘な接合部内に設置して建造物の構造性能を向上させることができ、また、従来のダンパーで必要とされた建造物内の比較的大きな設置スペースを省略できるので、建造物内の空間を有効に活用することができる。
【００２４】
図１０（ａ），（ｂ）は、鋼構造ラーメン骨組の梁継手に上記実施例の鉛封入型制振ダンパーを組み込んだ一例を示すものであり、図中符号ＲＦは鋼構造ラーメン骨組、ＣＭは柱、ＢＭは梁、ＢＣは梁継手、Ｄは上記実施例の鉛封入型制振ダンパー、ＦＲはそのダンパーＤの加力用スライダー２と梁ＢＭとを連結する加力ロッドをそれぞれ示す。このように梁ＢＭの下フランジ側にのみダンパーＤを設置すれば、大地震時における建造物の損傷を防止する上で有効な手段となる。
【００２５】
図１１（ａ），（ｂ）は、鋼構造ラーメン骨組の柱脚に上記実施例の鉛封入型制振ダンパーを組み込んだ一例を示すものであり、図中符号ＲＦは鋼構造ラーメン骨組、ＣＭは柱、Ｐは柱脚、ＰＣは連結部、Ｄは上記実施例の鉛封入型制振ダンパー、ＦＲはそのダンパーＤの加力用スライダー２と上側の柱ＣＭとを連結する加力ロッドをそれぞれ示す。
【００２６】
図１２（ａ），（ｂ）は、鋼構造ブレース骨組の壁面ブレースの端部接合部に上記実施例の鉛封入型制振ダンパーを組み込んだ一例を示すものであり、図中符号ＢＦは鋼構造ブレース骨組、ＷＢは壁面ブレース、ＬＢはリブ、ＷＢＣは接合部、Ｄは上記実施例の鉛封入型制振ダンパー、ＦＲはそのダンパーＤの加力用スライダー２と上側の壁面ブレースＷＢとを連結する加力ロッドをそれぞれ示す。
【００２７】
なお、図１０から図１２に示す適用例で対象とされるような建造物の構造種別は、鋼構造に限定されず、木造、鉄筋コンクリート構造など他の構造種別の建造物にも適用可能である。
【００２８】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、加力用スライダー２の摺動部２ａと腕部２ｂとは別体に形成して互いに嵌め合わせてもよい。また、突条３ａを加力用スライダー２側に設けるとともに鉛板４をケーシング１側に固定してもよい。さらに、突条３ａの条数を所要に応じて適宜増減させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
かくしてこの発明の鉛封入型制振ダンパーによれば、鉛の塑性流動によって高い制振力（減衰力）を発揮することができる。しかも、移動部材がケーシングを所定制振方向と交差する方向へ貫通しているのでダンパーの制振力に対しその制振方向の全長が小型化され、かつ鉛が板状にされてケーシングと移動部材との隙間に装填されているのでダンパーの重量も嵩まないため、従来困難であった建造物の梁継手部や柱脚部など狭隘な部分にも鉛封入型制振ダンパーを設置し得て、建造物の耐震性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は、この発明の鉛封入型制振ダンパーの一実施例を示す水平断面図、（ｂ）は、その実施例の鉛封入型制振ダンパーを示す横断面図、（ｃ）は、その実施例の鉛封入型制振ダンパーを示す、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記実施例の鉛封入型制振ダンパーの加力用スライダーを示す平面図、正面図および側面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記実施例の鉛封入型制振ダンパーのケーシングを構成する上部ブロックを示す下面図、正面図および横断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記実施例の鉛封入型制振ダンパーのケーシングを構成する下部ブロックを示す平面図、正面図および横断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記実施例の鉛封入型制振ダンパーのケーシングを構成する側部ブロックを示す平面図、正面図および横断面図である。
【図６】上記実施例の鉛封入型制振ダンパーの加力用スライダーの摺動部とケーシングの両側部ブロックとの間に配置される添え板を示す正面図である。
【図７】上記実施例の鉛封入型制振ダンパーのダイスを示す正面図である。
【図８】上記実施例の鉛封入型制振ダンパーの鉛板を示す正面図である。
【図９】上記実施例の鉛封入型制振ダンパーを用いた加振実験の結果を例示する特性線図である。
【図１０】（ａ）は、上記実施例の鉛封入型制振ダンパーを梁継手に組み込んだ例を全体的に示す説明図、（ｂ）は（ａ）の梁継手ＢＣ付近を拡大して示す説明図である。
【図１１】（ａ）は、上記実施例の鉛封入型制振ダンパーを柱脚に組み込んだ例を全体的に示す説明図、（ｂ）は（ａ）の連結部ＰＣ付近を拡大して示す説明図である。
【図１２】（ａ）は、上記実施例の鉛封入型制振ダンパーを壁面ブレースの端部接合部に組み込んだ例を全体的に示す説明図、（ｂ）は（ａ）の接合部ＷＢＣ付近を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ケーシング
１ａ  上部ブロック
１ｂ  下部ブロック
１ｃ  側部ブロック
１ｄ  嵌合リブ
１ｅ  嵌合凹部
１ｆ  嵌合溝
１ｇ  貫通孔
１ｈ  上部フランジ
１ｉ  下部フランジ
２  加力用スライダー
２ａ  摺動部
２ｂ  腕部
２ｃ  凹部
２ｄ  先端部
２ｅ  貫通部
２ｆ  基部
３  ダイス
３ａ  突条
４  鉛板
４ａ  溝
５  摩擦低減部材
６  添え板
６ａ  貫通孔
【図１】
2005240856.tif 000003
【図２】
2005240856.tif 000004
【図３】
2005240856.tif 000005
【図４】
2005240856.tif 000006
【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】
2005240856.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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