(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板から切り出された円環を１箇所で切断し、当該切断端部を円環の面外方向に相互に逆向きに変形させて螺旋状に形成させた鋼材を建造物の上部構造と下部構造の間に複数個設置し、その各端部を上部構造と下部構造にそれぞれボルトにより固定し、
上部構造に固定された上記端部のボルト固定位置と、下部構造に固定された上記端部のボルト固定位置とは、互いに水平方向において異なり、
上部構造に固定された上記端部、及び／又は下部構造に固定された上記端部は、ボルトにより２箇所で固定されていること
を特徴とする地震エネルギーの吸収を目的とした免震構造用の振動減衰部材。
【請求項２】
上記円環は、端部におけるボルト固定位置において幅広とされてその断面積が大きくされた幅広部と、少なくとも円環の中腹において幅狭とされてその断面積が小さくされた幅狭部とを有し、幅広部から幅狭部に向けて幅が狭くなるようにテーパが形成されてなること
を特徴とする請求項１記載の免震構造用の振動減衰部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地震発生時に建物や床の横揺れを防止あるいは緩和するための免震装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
免震構造の代表的な例として、図６に示すように、複数の鋼板とゴム板で構成される積層ゴム１が建造物の上部構造２の重量を支え、下部構造３にその重量を伝えるものである。積層ゴム１のみの場合、地震時に水平方向に大きく揺れ、その振動が長く続くので、螺旋形に成形した鋼材からなり、その両端を上部構造２と下部構造３に固着した振動減衰装置４を併設することにより、水平方向の変形を減少させるしくみとなっている。
【０００３】
前記振動減衰装置４については、特開昭５９−２１７８７７がある。この特開昭には製造方法についての記述がないが、この発明を実現化するために実際には以下のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに示すような製造工程が含まれる。
Ａ：円形断面の直棒（丸棒）を熱間曲げ加工により、環状に曲成する。
Ｂ：両端部にボルト接合孔を設けるため、プレス整形または鍛造を行い、円断面を長方形断面に加工する。
Ｃ：Ａによる残留歪み・応力を熱処理により開放する。
Ｄ：Ａ，Ｃによって生じた形状の誤差を矯正する。
【０００４】
したがって、ＡからＤまでの費用（コスト）は大きく、製造期間も長くなる。また、Ａ，Ｂ，Ｄの作業は、いわゆる職人の手作りに頼るもので、品質・性能のばらつきが大きくなるという問題がある。
【０００５】
また、両端部のボルト軸周りの回転を自由にした場合、螺旋状の鋼材が自由に回転してしまうので、少なくとも端部の１つは、回転を拘束する必要がある。回転を拘束した端部付近は、地震で変形を受けたときに応力や歪みが集中してしまう傾向がある。この特開昭５９−２１７８７７の環状部材には、以下の理由により、端部に歪みが集中することを防止できないため、塑性化する範囲が狭くなり、変形能力、即ち振動減衰能力に限界があるという問題がある。
【０００６】
その第１の理由として、円形断面の直棒（丸棒）を曲げているので、軸方向に対して垂直な断面が一定のものしかできない（場所により断面を変化できない）。
【０００７】
第２の理由として、両端部は、プレス成形または鍛造のため、加工前の丸棒の断面積に比べ、断面積が１〜３割り程度減少する。したがって、他の丸棒の部分に比べて弱くなることが挙げられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術の問題点に鑑み、
▲１▼  より簡単に製造でき、かつ品質・性能のばらつきを少なくするような製造方法を見出し、費用（コスト）製造期間を短縮する。
▲２▼  塑性化する範囲を広げ、端部の歪み集中を防止し、変形能力を向上させることを目標とするものである。
【０００９】
本願請求項１に係る発明は、鋼板から切り出された円環を１箇所で切断し、当該切断端部を円環の面外方向に相互に逆向きに変形させて螺旋状に形成させた鋼材を建造物の上部構造と下部構造の間に複数個設置し、その各端部を上部構造と下部構造にそれぞれボルトにより固定し、上部構造に固定された上記端部のボルト固定位置と、下部構造に固定された上記端部のボルト固定位置とは、互いに水平方向において異なり、上部構造に固定された上記端部、及び／又は下部構造に固定された上記端部は、ボルトにより２箇所で固定されていることを特徴とし、更に地震エネルギーの吸収を目的としている。
さらに、本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の免震構造用の振動減衰部材において、上記円環は、端部におけるボルト固定位置において幅広とされてその断面積が大きくされた幅広部と、少なくとも円環の中腹において幅狭とされてその断面積が小さくされた幅狭部とを有し、幅広部から幅狭部に向けて幅が狭くなるようにテーパが形成されてなることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を説明する。
本発明において、図１に示すように、鋼板５ａからリング状に切りだした振動減衰部材５に切断箇所１１を設け、この切断箇所１１を介して両端部１２を円環の面外方向に相互に逆向きにわずかに変形させて曲げ加工する。この曲げ加工による歪みは小さいので、冷間加工で良く、熱処理や矯正も不要となる。このため、従来に比べて、製造コストの低減、製造期間の短縮、品質・性能のばらつきを改善することができる。
【００１１】
また、振動減衰部材５の形状において、鋼板５ａをリング状に切断することで、均一な断面でなく、両端部１２の接合部を太くするなど、鋼材の曲げモーメント（応力）の分布予測に応じて鋼材の断面積を材軸方向に向かって変化させることが容易にできる。これにより、地震時に螺旋状の鋼材の特定部分への歪み集中を防止し、鋼材の塑性化する範囲を広げることで、変形能力、即ち振動減衰能力を向上することができる。
【００１２】
一般的な免震構造の最大水平変形は、地震動の最大加速度で５００（ＣＭ／秒2)程度の大地震に対して３０ｃｍ程度であり、これに対して追随性のある振動減衰部材を設計すると、望ましいサイズは、直結３０〜８０ｃｍ、板厚２０〜７０ｍｍ、リングの幅板５０〜１００ｍｍ、加工後の垂直高さ１０〜３０ｃｍ程度となる。
【００１３】
鋼材については、ＳＭ４００のような、伸び率の高い鋼材が望ましい。
振動減衰部材５の切断箇所１１の切断方法は、プラズマ切断などの電気切断法、半自動ガス切断機などが望ましい。
【００１４】
【実施例】
以下図を参照して実施例を説明する。
（実施例１）
実施例１を図２に示す。板厚４０ｍｍの鋼板（ＳＭ４００）からリング状に切り出し、切断箇所１１を設け、この切断箇所１１を円環の面外方向に相互に逆向きに変形させることで、螺旋状に曲げ加工された振動減衰部材５は、ボルト８を介して、上下のベースプレート６に接合される。振動減衰部材５の端部をピンとする場合は、ボルト８は一本とし、せん断力を伝達する。振動減衰部材５の端部を固定とする場合は、ボルト８は２本以上とし、端部のせん断力と曲げモーメントを伝達する。上部・下部のスタッド７は、それぞれ上部構造・下部構造のコンクリート躯体に埋め込まれ、充分なせん断力を伝える。振動減衰部材５の配置については、図２の如く４つの振動減衰部材５を均等に配置した。
【００１５】
振動減衰部材５を４個配置した場合の地震時には、上部構造と下部構造との間に相対変位が生じ、振動減衰部材５は塑性変形し、図３に示すような復元力特性で応答する。図３においては、実施例１（図２）の復元力特性（荷重−水平変位の関係）を表し、このグラフで囲まれた面積９の累積は、地震エネルギーの吸収量をあらわす。鋼材のこの地震エネルギー吸収効果により、地震時の上部構造の揺れ（変形量）が低減される。振動減衰部材５の配置は、個々の振動減衰部材５同士が地震時の変形に対して接触しないような距離とし、また方向性を持たせないような均等な配置が望ましい。図２は振動減衰部材５を４個使用した場合の配置例である。他に、３個、５、６、７、８個の配置に対しても、ボルト位置を中心側に配置した多角形（花弁状）の配置が望ましい。
【００１６】
（実施例２）
実施例２を図４に示す。この実施例２では、実施例１と同様に振動減衰部材５を作成した。振動減衰部材５の両端部のボルト８を１本とし、回転を拘束する端部の両側に固定金物９を溶接した。
【００１７】
（実施例３）
実施例３を図５に示す。この実施例３では、実施例１と同様に振動減衰部材５を作成した。振動減衰部材５の両端部の回転を拘束するため、ボルト８を２本とし、さらに端部の歪み集中を防ぐために端部の断面を大きくした部分を長くしている。振動減衰部材５の両端部を回転拘束した実施例３は、一端のみを回転拘束した場合（実施例１、２）に比べ剛性・耐力が２割程度高いという長所があるが、端部が回転できないという幾何学的な制限から、大変形に対する疲労特性にやや劣る。
【００１８】
従って、地震時の変形量が少なく設計された免震建物には実施例３が適している。逆に、地震時の変形量が大きく設計された免震建物には実施例１、２が適している。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の振動減衰部材は、曲げ加工による歪みが小さいので、手間の少ない冷間加工が可能で、熱処理や矯正も不要となる。このため、従来に比べて、コスト削減、製造期間短縮、品質・性質のばらつきを改善することができる。
【００２０】
また本発明は、鋼板からリング状に切り出すことで、均一な断面でなく、応力の大きい場所や端部の接合部を太くするなど、鋼材の曲げモーメント（応力）の分布に応じて振動減衰部材の断面形状を材軸方向に向かって変化させることが容易にできる。これにより、地震時に螺旋状の鋼材の歪み集中を防止し、鋼材の塑性化する範囲を広げることで、変形能力を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る振動減衰部材５の製造工程図である。
【図２】（Ｂ）は振動減衰部材５を４本使用した場合の実施例１の断面図、（Ａ）は図（Ｂ）のイ−イ線に沿う平面図である。
【図３】本発明振動減衰部材の復元力特性をグラフで示す図である。
【図４】（Ｂ）は振動減衰部材５を４本使用した場合の実施例２の断面図、（Ａ）は図（Ｂ）のロ−ロ線に沿う平面図である。
【図５】（Ｂ）は振動減衰部材５を４本使用した場合の実施例３の断面図、（Ａ）は図（Ｂ）のハ−ハ線に沿う平面図である。
【図６】従来の免震構造の例を表す断面図である。
【符号の説明】
１  積層ゴム
２  上部構造
３  下部構造
４  振動減衰装置
５  振動減衰部材
６  ベースプレート
７  スタッド
８  ボルト
９  固定金物
１０  エネルギー吸収量
１１  切断箇所
１２  両端部
【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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