(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の取付対象部材間に結合され、これら取付対象部材間を結ぶ直線方向に減衰力を発生させるダンパー装置であって、
粘弾性ダンパーと、鋼材の塑性変形により減衰力を発生するプレート状の鋼材ダンパーとを前記直線方向に延在させて直列に接続してなり、
前記鋼材ダンパーは、前記粘弾性ダンパーの各端部と該各端部のそれぞれが対向する前記各取付対象部材との間に固定され、
前記粘弾性ダンパーは、帯板よりなる各々複数枚の第一プレートと第二プレートを交互に積層すると共に、該第一プレートと該第二プレートとの対向面間に粘弾性体を挟むことでダンパー部を構成し、該ダンパー部の外側をさや管状の外装ケーシングで包囲し、該外装ケーシングの長手方向一端より外部に前記第一プレートの各一端を延出させて相互連結し、かつその連結部に前記鋼材ダンパーに接続する第一接続端を設け、また、外装ケーシングの長手方向他端より外部に前記第二プレートの各他端を延出させて相互連結し、かつその連結部に前記鋼材ダンパーに接続する第二接続端を設けたことを特徴とするダンパー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築構造物の架構の軸力系の耐震要素（例えば、軸組のブレース、トラス構造のラチス材）として利用可能なダンパー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、地震時や強風時における一般建築構造物の振動を低減する手法として、建築構造物の架構にダンパー装置を設置する方法が多用されている。
従来、この種のダンパー装置としては、粘弾性体を用いた粘弾性ダンパーや鋼材の塑性変形を利用した鋼材ダンパーが知られている。
ここで、粘弾性ダンパーは、粘弾性体の粘性抵抗によるエネルギー吸収により振動を抑制するものであり、鋼材ダンパーは、鋼材の降伏による塑性変形を用いてエネルギーを吸収し振動を抑制するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、粘弾性ダンパーは、主として小・中規模地震のような比較的小振幅の振動に対して制振効果を有効に発揮するものである。
一方、鋼材ダンパーは、降伏点以下の小振幅の場合、鋼材が塑性変形しないので制振効果を発揮しない。したがって、鋼材ダンパーは、鋼材が塑性変形する降伏点以上の大規模地震のような大振幅の振動に対して制振効果を有効に発揮する。このように、粘弾性ダンパーと鋼材ダンパーには、制振効果を最も良く発揮する振幅域がそれぞれに存在する。
したがって、従来のダンパー装置では、小規模から大規模地震までの広い振幅領域に対して振動を抑制することができなかった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、広範囲にわたる振幅領域において制振効果を発揮することが可能なダンパー装置を提供することを特徴とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のダンパー装置では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。請求項１記載のダンパー装置は、一対の取付対象部材間に結合され、これら取付対象部材間を結ぶ直線方向に減衰力を発生させるダンパー装置であって、粘弾性ダンパーと、鋼材の塑性変形により減衰力を発生するプレート状の鋼材ダンパーとを前記直線方向に延在させて直列に接続してなり、前記鋼材ダンパーは、前記粘弾性ダンパーの各端部と該各端部のそれぞれが対向する前記各取付対象部材との間に固定されていることを特徴とする。
【０００６】
粘弾性ダンパーの両端部にプレート状の鋼材ダンパーが直列に接続されているので、小振幅の振動に対しては粘弾性ダンパーが受け持ち、大振幅の振動に対しては鋼材ダンパーが受け持つこととなるので、小振幅から大振幅まで制振効果を発揮することとなる。
【０００８】
さらに、帯板よりなる各々複数枚の第一プレートと第二プレートを交互に積層すると共に、該第一プレートと該第二プレートとの対向面間に粘弾性体を挟むことでダンパー部を構成し、該ダンパー部の外側をさや管状の外装ケーシングで包囲し、該外装ケーシングの長手方向一端より外部に前記第一プレートの各一端を延出させて相互連結し、かつその連結部に前記鋼材ダンパーに接続する第一接続端を設け、また、外装ケーシングの長手方向他端より外部に前記第二プレートの各他端を延出させて相互連結し、かつその連結部に前記鋼材ダンパーに接続する第二接続端を設けたことを特徴とする。
【０００９】
振動が発生し、第一プレートに連結する第一接続端と第二プレートに連結する第二接続端とが相対的に変位した場合、第一プレートと第二プレートも相対的に変位する。この場合、第一プレート、第二プレートの対向面間に挟まれた粘弾性体が剪断変形することにより振動エネルギーが吸収され、振動が抑制されることになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１から図３を参照して説明する。
本発明の粘弾性ダンパー装置は、一般的に軸組架構のブレースとして使用されることが多いため、以下の説明はブレースとしての使用を前提として行う。
図１は、本発明の第一の実施の形態を示す正面図であり、ダンパー装置１０をブレース８として使用した軸組架構の例を示す。
この軸組架構では、左右の柱（取付対象部材）１、２と上下の梁（取付対象部材）３、４で囲まれる開口７内に、ダンパー装置１０からなるブレース８が配されている。すなわち、ダンパー装置１０は、開口７の左右下隅と上の梁３の中間とを結ぶ直線方向に延在させて配されている。
【００１１】
ダンパー装置１０は、鋼材ダンパー３０と粘弾性ダンパー３２とから構成されており、粘弾性ダンパー３２の両端に鋼材ダンパー３０、３０が固定された状態で、直列に接続させて配されている。
【００１２】
鋼材ダンパー３０は、鋼材の降伏による塑性変形により減衰性能を発揮するものであり、所定の降伏点を有する材料や形状が用いられている。図１に示す鋼材ダンパー３０は、プレート状とされており、開口７の左右下隅と、上の梁３の中間にそれぞれ溶接や高力ボルト等により固定されている。
【００１３】
粘弾性ダンパー３２は、図２、図３に示すように、帯板鋼板よりなる各々複数枚の第一プレート１１と第二プレート１２を交互に積層すると共に、該第一プレート１１と該第二プレート１２との対向面間に粘弾性体１３を挟むことでダンパー部１４を構成し、該ダンパー部１４の外側をさや管状の外装ケーシング１５で包囲し、該外装ケーシング１５の長手方向一端より外部に前記第一プレート１１の各一端を延出して、延出部分をフィラープレート１８と高力ボルト２０で相互連結し、かつその連結部に前記鋼材ダンパー３０に接続する第一接続端１１Ａを設け、また、外装ケーシング１５の長手方向他端より外部に前記第二プレート１２の各他端を延出して、延出部分をフィラープレート（図示略）と高力ボルトで相互連結し、かつその連結部に前記鋼材ダンパー３０に接続する第二接続端１２Ａを設けたものである。
【００１４】
本実施の形態において、第一プレート１１は、３枚設けられ、図２に示すように、フィラープレート１８を挟んで所定間隔をもって結合されている。そして、中央の第一プレート１１の端部がさらに外方に延長され、その延長部分が、上側の鋼材ダンパー３０に対する第一接続端１１Ａとされ、該第一接続端１１Ａが鋼材ダンパー３０に対して、接合板１９およびボルト２１を用いて結合されている。
また、第二プレート１２は、４枚設けられ、図示しないが、同様にフィラープレートを挟んで所定間隔をもって結合されている。そして、中央の第二プレートの端部が長く延出されており、その延出部分が下側の鋼材ダンパー３０に対する第二接続端１２Ａとされ、この第二接続端１２Ａも、同じ要領で下側の鋼材ダンパー３０に接合されている。
【００１５】
また、図３に示すように、外装ケーシング１５は、断面矩形のさや管として構成されており、第一プレート１１、第二プレート１２、および粘弾性体１３を重ね合わせて構成したダンパー部１４を後から挿入できるように、ダンパー部１４より大きめに形成されている。そして、ダンパー部１４を挿入した後で、ダンパー部１４と外装ケーシング１５の隙間にグラウト材１６が充填されている。なお、ダンパー部１４とグラウト材１５との境界のうち、特に小口面には、該小口面からグラウト材１６が入ることで第一、第二プレート１１、１２が相互にスムーズに動けなくなることを防止するために養生シール１７が介在されている。この養生シール１７は、グラウト材１６を充填する前に、ダンパー部１４の小口面に配設しておけばよい。なお、前記粘弾性体１３としては、ゴムアスファルト系の材料や、超塑性ゴム等を用いることができ、それらを用いれば、メンテナンスフリーとすることができる。
【００１６】
上記構成のダンパー装置１０は、地震等によって振動が発生し、左右の柱１、２と上下の梁３、４に相対的に変位が生じた場合、以下の作用、効果を有する。小・中規模の地震の場合、ダンパー装置１０にかかる振幅が小さいため、主として粘弾性ダンパー３２によって振動が抑制される。つまり、ダンパー装置１０に振動が伝達されると粘弾性ダンパー３２に伝わり、振幅による変形は粘弾性体１３の剪断変形に変換され、振動エネルギーが吸収される。特に、本実施の形態の場合、ダンパー装置１０をブレースとして適用しているので、地震入力を有効に減衰することができる。
一方、ダンパー装置１０にかかる振幅が小さいため、鋼材ダンパー３０は弾性変形域内で微少変形するだけで、ほとんど制振効果を発揮しない。
【００１７】
大規模の地震の場合、ダンパー装置１０にかかる振幅が大きいものとなる。この場合、粘弾性ダンパー３２は、小さい振幅に対して有効な制振効果を発揮するように設定されているので、大きい振幅に対しては十分な制振効果を発揮することができない。したがって、以下のように、鋼材ダンパー３０により振幅が減衰されることになる。つまり、大きい振幅の場合は、鋼材がその降伏点を越えて変形させられることになるので、該鋼材の塑性変形により振動エネルギーが吸収されることになる。このように、大振幅の場合は、鋼材ダンパー３０により振動が抑制されることになる。
【００１８】
このように、鋼材ダンパー３０と粘弾性ダンパー３２とを直列に接続してダンパー装置１０を構成したので、小振幅から大振幅に至るまでの広範囲において制振効果を発揮することが可能となる。さらに、粘弾性体１３の量を調整したり、鋼材ダンパー３０に用いる鋼材の材質や形状を変更することにより、ダンパー装置１０の減衰性能を調節することが可能である。
また、ダンパー部１４を外装ケーシング１５に包囲しているので、第一プレート１１と第二プレート１２の座屈防止を図ることが可能となる。
また、第一プレート１１と第二プレート１２とを粘弾性体１３を挟んで積層し、外装ケーシング１５で包囲して製作される粘弾性ダンパー３２の端部に、鋼材からなる鋼材ダンパー３０を固定するだけでダンパー装置を製作することができるので、製作が容易となり安価に供給することが可能となる。また、構造が単純なため、日常の保守点検も不要となる。
また、ダンパー装置１０は、開口部７に設けることができるので、開口部を有する既存建築構造物の耐震補強に適用することも可能である。
【００１９】
なお、粘弾性ダンパーに用いる第一プレート１１と第二プレート１２の枚数は、本実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて枚数を増やしたり減じたりしてもよい。
また、本実施の形態では、鋼材ダンパー３０を単なるプレート状の形状で説明したが、これに限らず、例えばプレートにリブを設けた形状としてもよい。いずれにしても、本発明においては、プレート状の鋼材ダンパーを粘弾性ダンパーの両端部とその取付対象部材である梁等の間に固定する、換言すれば、鋼材ダンパーを粘弾性ダンパーの両端部と梁等の取付対象部材との間に介装することにより、それらプレート状の鋼材ダンパーを介して粘弾性ダンパーの両端部を梁等の取付対象部材に対して固定する構成とすればよい。
また、本実施の形態は、ダンパ装置１０をブレースとして用いた場合で説明したが、他の用途にも適用でき、例えばトラス構造のラチス材として用いてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のダンパー装置によれば、以下の効果を得ることができる。請求項１記載の発明によれば、粘弾性ダンパーの両端部とその取付対象部材との間にプレート状の鋼材ダンパーを直列に接続した構成としたので、小振幅の振動に対しては粘弾性ダンパーが受け持ち、大振幅の振動に対しては鋼材ダンパーが受け持つこととなり、小振幅から大振幅までの広い振幅領域で高い制振効果を発揮することができる。したがって、小規模な地震から大規模な地震に対しても適用可能なダンパー装置を提供することが可能となる。
【００２１】
特に、プレート状の鋼材ダンパーを粘弾性ダンパーの端部に固定し、該鋼材ダンパーを取付対象部材に固定する構成、すなわち、プレート状の鋼材ダンパーを粘弾性ダンパーの両端部と取付対象部材との間に介装して、それら鋼材ダンパーを介して粘弾性ダンパーの両端部を取付対象部材に対して固定する構成としたので、ダンパー装置そのままの形で耐震構造要素として建物の架構に適用することが可能となる。
【００２２】
さらに、粘弾性ダンパーを複数枚の第一、第二プレートを積層して、その間に粘弾性体を挟み、それを外装ケーシングで包囲した構成としたので、コンパクトな構造でありながら、確実に高い減衰性能を発揮することが可能となる。特に、外装ケーシング内のダンパー部以外に可動部がないため、ダンパー部の粘弾性体によってエネルギーを効率よく減衰することができる。また、粘弾性体でエネルギーを吸収する形式としているので、オイルダンパー等と異なり、メンテナンスが不要となる。また、粘弾性体は、粘性とともに弾性をも保持しているので、地震後に建物に有害な残留変形をほとんど残さず、所期の機能を維持することができる。また、粘弾性体を使用することで、微少変形や風荷重時にも有効な制振効果を発揮でき、建物の居住性の向上を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一の実施の形態のダンパー装置をブレースとして適用した軸組架構の例を示す正面図である。
【図２】  図１のII-II矢視断面図である
【図３】  図２のIII-III矢視断面図である。
【符号の説明】
１１  第一プレート
１１Ａ  第一接続端
１２  第二プレート
１２Ａ  第二接続端
１３  粘弾性体
１４  ダンパー部
１５  外装ケーシング
３０  鋼材ダンパー
３２  粘弾性ダンパー
【図１】
0003750037.tif 000002
【図２】
0003750037.tif 000003
【図３】
0003750037.tif 000004