(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の取付対象部材間に接合されることで、両取付対象部材間を結ぶ直線方向に減衰力を発生させる粘弾性ダンパ装置であって、
帯板よりなる各々複数枚の第１プレートと第２プレートを長手方向に相対移動可能に交互に積層すると共に第１プレートと第２プレートの対向面間に粘弾性体を挟むことでダンパ部を構成し、
前記第１プレートの一端を第２プレートの一端より外方に延出し、その延出部間にスペーサを挟んで相互連結することにより、前記一方の取付対象部材に対する第１接続端を構成し、
前記第２プレートの他端を第１プレートの他端より外方に延出し、その延出部間にスペーサを挟んで相互連結することにより、前記他方の取付対象部材に対する第２接続端を構成し、
前記第１接続端または第２接続端の少なくとも一方の接続端における前記スペーサと該接続端で連結しない方の非連結側プレートの端部との間に確保した、プレートの相対移動を許容するためのクリアランスを、
該クリアランス部分でプレートの長手方向と直交する任意の垂直面が前記スペーサまたは非連結側プレートと交わる形状に形成したことを特徴とする粘弾性ダンパ装置。
【請求項２】
前記クリアランスが、前記プレートの板面と直交する方向に見たとき、Ｖ字形、Ｕ字形、ノ字形のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の粘弾性ダンパ装置。
【請求項３】
前記ダンパ部の外側が補剛材により座屈に対し補強されていることを特徴とする請求項１または２記載の粘弾性ダンパ装置。
【請求項４】
前記補剛材が、ダンパ部の外側を包囲するさや管状の外装ケーシングであることを特徴とする請求項３記載の粘弾性ダンパ装置。
【請求項５】
前記ダンパ部を構成するプレートのうち最外側に位置するプレートが前記補剛材の一部により構成されていることを特徴とする請求項３または４記載の粘弾性ダンパ装置。
【請求項６】
一対の取付対象部材間に接合されることで、両取付対象部材間を結ぶ直線方向に減衰力を発生させる粘弾性ダンパ装置であって、
帯板よりなる各々複数枚の第１プレートと第２プレートを長手方向に相対移動可能に交互に積層すると共に第１プレートと第２プレートの対向面間に粘弾性体を挟むことでダンパ部を構成し、
前記第１プレートの一端を第２プレートの一端より外方に延出し、その延出部間にスペーサを挟んで相互連結することにより、前記一方の取付対象部材に対する第１接続端を構成し、
前記第２プレートの他端を第１プレートの他端より外方に延出し、その延出部間にスペーサを挟んで相互連結することにより、前記他方の取付対象部材に対する第２接続端を構成し、
前記第１接続端または第２接続端の少なくとも一方の接続端における前記スペーサと該接続端で連結しない方の非連結側プレートの端部との間に、プレートの相対移動を許容するためのクリアランスを確保すると共に、
最外部に位置する前記非連結側プレートの端部を前記クリアランスを覆う位置まで延出したことを特徴とする粘弾性ダンパ装置。
【請求項７】
前記最外部に位置する前記非連結側プレートが、前記ダンパ部を座屈に対して補強する補剛材の一部より構成されていることを特徴とする請求項６記載の粘弾性ダンパ装置。
【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）として利用可能な粘弾性ダンパ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建物に対する地震エネルギを吸収する手段として、オイルダンパや鋼材ダンパ（鋼材の塑性変形でエネルギを吸収するダンパ）、あるいは粘弾性ダンパ等が知られている。中でも粘弾性ダンパは、加速度低減効果が大きい上、低コストで建物に組み込みやすいので、最近では特に注目されている。
【０００３】
この種の粘弾性ダンパ装置は、地震時に相対移動する積層プレート間に粘弾性体を挟み込み、プレートの相対移動に伴う粘弾性体の剪断変形によりエネルギ吸収を図るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の粘弾性ダンパ装置を例えばブレースとして用いる場合、交互に積層された一方のプレート群と他方のプレート群の端部を反対方向にそれぞれ延出してその延出部間にスペーサを挟んで相互連結することにより、取付対象部材に対する接続端としている。そして、接続端のスペーサと当該接続端で連結しない方のプレートの端部との間に、プレートの相対移動を許容するためのクリアランスを設けている。
【０００５】
しかし、このクリアランス部分では、積層化した薄いプレートのみが露出した状態となるため、大変形時にこのクリアランス部分で局部座屈を生じるおそれがあった。座屈を生じると、プレートの相対移動が阻害されるので、それ以上のエネルギ吸収効果が期待できなくなる。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮し、低コストでプレートの座屈防止を図ることができ、エネルギ吸収効率の高い粘弾性ダンパ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、一対の取付対象部材間に接合されることで、両取付対象部材間を結ぶ直線方向に減衰力を発生させる粘弾性ダンパ装置であって、帯板よりなる各々複数枚の第１プレートと第２プレートを長手方向に相対移動可能に交互に積層すると共に第１プレートと第２プレートの対向面間に粘弾性体を挟むことでダンパ部を構成し、前記第１プレートの一端を第２プレートの一端より外方に延出し、その延出部間にスペーサを挟んで相互連結することにより、前記一方の取付対象部材に対する第１接続端を構成し、前記第２プレートの他端を第１プレートの他端より外方に延出し、その延出部間にスペーサを挟んで相互連結することにより、前記他方の取付対象部材に対する第２接続端を構成し、前記第１接続端または第２接続端の少なくとも一方の接続端における前記スペーサと該接続端で連結しない方の非連結側プレートの端部との間に確保した、プレートの相対移動を許容するためのクリアランスを、該クリアランス部分でプレートの長手方向と直交する任意の垂直面が前記スペーサまたは非連結側プレートと交わる形状に形成したことを特徴とする。
【０００８】
この粘弾性ダンパ装置では、クリアランス部分においてプレートの長手方向と直交する垂直面が必ずスペーサまたは非連結側プレートと交わる。従って、前記垂直面に沿った変形モードで連結側プレートが座屈しようとしても、その垂直面上に存在するスペーサまたは非連結側プレートが座屈に対する抵抗となり、結果的に座屈の防止を図ることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、前記クリアランスが、前記プレートの板面と直交する方向に見たとき、Ｖ字形、Ｕ字形、ノ字形のいずれかであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記ダンパ部の外側が補剛材により座屈に対し補強されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３において、前記補剛材が、ダンパ部の外側を包囲するさや管状の外装ケーシングであることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項３または４において、前記ダンパ部を構成するプレートのうち最外側に位置するプレートが前記補剛材の一部により構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、一対の取付対象部材間に接合されることで、両取付対象部材間を結ぶ直線方向に減衰力を発生させる粘弾性ダンパ装置であって、帯板よりなる各々複数枚の第１プレートと第２プレートを長手方向に相対移動可能に交互に積層すると共に第１プレートと第２プレートの対向面間に粘弾性体を挟むことでダンパ部を構成し、前記第１プレートの一端を第２プレートの一端より外方に延出し、その延出部間にスペーサを挟んで相互連結することにより、前記一方の取付対象部材に対する第１接続端を構成し、前記第２プレートの他端を第１プレートの他端より外方に延出し、その延出部間にスペーサを挟んで相互連結することにより、前記他方の取付対象部材に対する第２接続端を構成し、前記第１接続端または第２接続端の少なくとも一方の接続端における前記スペーサと該接続端で連結しない方の非連結側プレートの端部との間に、プレートの相対移動を許容するためのクリアランスを確保すると共に、最外部に位置する前記非連結側プレートの端部を前記クリアランスを覆う位置まで延出したことを特徴とする。
【００１４】
この粘弾性ダンパ装置では、最外部に位置する非連結側プレートの端部がクリアランスを覆う位置まで延出しているので、クリアランス部分においてプレートの長手方向と直交する任意の垂直面を想定した場合、その垂直面が必ず最外部の非連結側プレートと交わる。従って、クリアランス部分で連結側プレートが座屈しようとしても、最外部の非連結側プレートが座屈に対する抵抗となり、結果的に座屈の防止を図ることができる。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項６において、前記最外部に位置する前記非連結側プレートが、前記ダンパ部を座屈に対して補強する補剛材の一部より構成されていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の粘弾性ダンパ装置は、一般的には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。
【００１７】
図１（ａ）〜（ｄ）は実施形態の粘弾性ダンパ装置１０の構成を示す図、図２は実施形態の粘弾性ダンパ装置１０をブレース８として使用した軸組架構の例を示す図である。図２に示すように、この軸組架構では、左右の柱１、２と上下の梁３、４で囲まれる開口７内に、粘弾性ダンパ装置１０からなるブレース８が配されている。即ち、開口７の左右下隅に下側のガセットプレート（取付対象部材）５が設けられ、上の梁３の中間に上側のガセットプレート（取付対象部材）６が設けられ、上下のガセットプレート５、６間に粘弾性ダンパ装置１０よりなるブレース８が配されている。
【００１８】
この粘弾性ダンパ装置１０では、図１（ａ）に示すように、帯鋼板よりなる各々複数枚の第１プレート１１と第２プレート１２を交互に積層すると共に、第１プレート１１と第２プレート１２の対向面間に、粘弾性体（ゴムアスファルト系の材料や超塑性ゴム等が使用可能）１３を挟むことでダンパ部１４を構成している。第１プレート１１の一端は第２プレート１２の一端より外方に延出され、その延出部間にスペーサ（フィラープレート）１５を挟んで高張力ボルト２０で相互連結することにより、上方のガセットプレート６に対する第１接続端１６が構成されている。また、第２プレート１２の他端は第１プレート１１の他端より外方に延出され、その延出部間にスペーサ（フィラープレート）１７を挟んで高張力ボルト２０で相互連結することにより、下方のガセットプレート５に対する第２接続端１８が構成されている。
【００１９】
この例の場合、第１プレート１１は２枚設けられ、スペーサ１５を挟んで所定間隔をもって結合されている。また、第２プレート１２は３枚設けられ、スペーサ１７を挟んで所定間隔をもって結合されている。また、図１（ｄ）に示すように、第２プレート１２の最外側に位置する２枚は、座屈強度を増すための補剛材として配されたチャンネル材２２のウェブで構成されている。また、一対配されたチャンネル材２２のフランジ間は側面プレート２３で連結され、側面プレート２３とチャンネル材２２が、ダンパ部１４の外側を包囲する矩形のさや管状の外装ケーシング２４を構成している。この場合、外装ケーシング２４の一部が第１プレート１２を兼ねていることになる。
【００２０】
なお、図１（ｄ）に一点鎖線で示すものはボルト３０、３１である。一方のボルト３０は、積層した第１プレート１１及び第２プレート１２を、第１プレート１１に長孔を設けることにより、長手方向の相対移動を許容する状態で結合している。また、他方のボルト３１は、チャンネル材２２と側面プレート２３とを結合して、外装ケーシング２４を形成している。なお、第１、第２プレート１１、１２と粘弾性体１３を加硫接着する超塑性ゴム等を使用する場合は、ボルト３０は不要である。また、チャンネル２２と側面プレート２３を隅肉溶接して一体化する場合は、ボルト３１が不要である。
【００２１】
上記の構成において、中央のダンパ部１４は、チャンネル材２２を含むプレート１１、１２の積層体と粘弾性体１３とにより座屈しにくくなっている。また、第２接合端１８側もチャンネル材２２の存在により座屈しにくくなっている。また、第１接合端１６自体は、高張力ボルト２０で第１プレート１１及びスペーサ１５を結合しているので、剛性が大きくなり、座屈しにくくなっている。
【００２２】
しかし、第１接合端１６とダンパ部１４の間は、スペーサ１５と第２プレート１２の端部間に、プレートの相対移動を許容するためのクリアランス２５を確保している関係で、薄い第１プレート１１が２枚存在するだけであり、座屈しやすい。そこで、このクリアランス２５の形状を、図１（ｃ）に示すように、スペーサ１５側の端部を山形の凸、第２プレート１２側の端部を山形の凹とすることにより、プレート１２の板面に直交する方向から見てＶ字形に形成している。これにより、図３（ａ）に示すように、クリアランス２５部分でプレート１２の長手方向と直交する任意の垂直面Ｌがスペーサ１５または第２プレート１２と必ず交わることになる。なお、スペーサ１５と干渉するおそれのない最外側の第２プレート１２に関しては、端部を山形の凹状にカットする必要は必ずしもないが、本例では、図１（ｂ）に示すように、高張力ボルト２０との干渉を避けるために中央の第２プレート１２の端部と同形状にカットしている。
【００２３】
次に作用を述べる。
この粘弾性ダンパ装置１０では、第１、第２プレート１１、１２間に軸力が作用すると、その軸力による変形が粘弾性体１３の剪断変形に変換され、それにより入力エネルギが吸収される。従って、図２に示すようにブレース８として適用した場合、軸組架構に対する地震入力を有効に減衰することができる。特に、ダンパ部１４にはチャンネル材２２を補剛材として設けている上、外装ケーシング２４でダンパ部１４を包囲しているので、ダンパ部１４での座屈の心配がなく、コンパクトな構造とすることができる。
【００２４】
また、ダンパ部１４と第１接続端１６の間に、第１プレート１１のみの区間ができるが、その部分のクリアランス２５をＶ字形に形成しているので、図３（ａ）に示すように、ダンパ装置１０の長手方向と直交する垂直面Ｌ上に必ずスペーサ１５または第２プレート１２が存在することになり、垂直面Ｌに沿った変形モードでダンパ部１４と第１接続端１６間の第１プレート１１が座屈しようとしても、その垂直面Ｌ上に存在するスペーサ１５または第２プレート１２が座屈に対する抵抗となり、結果的に座屈荷重を高く維持することができ、座屈に対する安全性が向上する。この場合、クリアランス２５の形状をＶ字形にするだけであるから、従来の粘弾性ダンパ装置と加工上の難易度がほとんど変わらず、コストアップなしに座屈耐力の向上を図ることができる。
【００２５】
図３はクリアランスの形状例を示す。図３（ａ）は上記実施形態で示したＶ字形のクリアランス２５を示しているが、それ以外に図３（ｂ）に示すようにＵ字形のクリアランス２５Ｂや、図３（ｃ）に示すようにノ字形のクリアランス２５Ｃとしてもよい。これらのクリアランス形状の場合、図３（ｄ）に示すような、従来の長手方向（ダンパ軸方向）と直交するクリアランス２５Ｄと違い、長手方向と直交する垂直面Ｌ上に必ずスペーサ１５または第２プレート１２が存在することになるので、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、クリアランスの形状は上記の例に限定されず、プレート１１、１２の長手方向と直交する方向に平行でない形状であれば、広く採用することができる。
【００２６】
また、上記実施形態では、第１の接合端１６側で座屈の心配があったので、同接合端１６側のクリアランス形状のみを変形したが、他の接合端１８側で座屈の心配がある場合には、上記と同様のクリアランス形状とすることで、座屈耐力を高めることができる。
【００２７】
また、上記実施形態では、チャンネル材２２と側面プレート２３で外装ケーシング２４を構成した場合を示したが、単純な矩形鋼管を外装ケーシングとして使用してもよいし、セメント系材料で外装ケーシングや補剛材を構成してもよい。また、特別な補剛材を使用しない場合にも本発明は適用できる。また、プレート１１、１２と粘弾性体１３を積層したダンパ部１４と外装ケーシング２４との隙間にモルタル等のグラウト材を充填してもよい。
【００２８】
また、上記実施形態では、クリアランス２５部分の局部座屈防止のために、クリアランス２５の形状を特殊な形（Ｖ字形、Ｕ字形、ノ字形）にしたが、図４の第２実施形態のように、最外部に位置する非連結側の第２プレート１２の端部をクリアランス２５を覆う位置まで延出した場合、さらに高い局部座屈防止効果を期待することができる。即ち、この粘弾性ダンパ装置の場合は、クリアランス２５部分においてプレート１１の長手方向と直交する任意の垂直面を想定した場合に、その垂直面が必ず最外部の第２プレート１２と交わる。従って、クリアランス２５部分で連結側の第１プレート１１が座屈しようとしても、最外部の第２側プレート１２が座屈に対する抵抗となり、結果的に座屈の防止を図ることができる。特に、最外部の第２プレート１２は、補剛材であるチャンネル２２のウェブと一体化されているので、座屈防止効果が高い。
【００２９】
なお、最外部の非連結側プレートの端部をクリアランスを覆う位置まで延出する場合、クリアランス２５の形状は、もちろんＶ字形、Ｕ字形、ノ字形にする方がよいが、最外部の非連結側プレートによる座屈防止効果が高いので、図３（ｄ）のように、プレート長手方向と直交する方向に平行に形成してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、２の発明によれば、ダンパ装置の長手方向と直交する変形モードを持つ座屈が生じにくくなり、座屈荷重も大きくなるので、局部座屈に対する安全性が向上する。また、クリアランス形状の変更のみで対応できるから、従来の粘弾性ダンパ装置と加工上の難易度がほとんど変わらず、コストアップなしに座屈耐力の向上を図ることができる。
【００３１】
また、請求項３の発明のようにすれば、ダンパ部の座屈防止を図ることができるし、請求項４の発明のようにすれば、コンパクトな構造にすることができる。さらに、請求項５の発明のようにすれば、構造の簡略化が図れる。
【００３２】
また、請求項６の発明によれば、ダンパ装置の長手方向と直交する変形モードを持つ座屈が生じにくくなり、座屈荷重も大きくなり、局部座屈に対する安全性が向上する。特に、最外部のプレートの端部を余計に延出するだけで対応できるから、従来の粘弾性ダンパ装置と加工上の難易度がほとんど変わらず、コストアップなしに座屈耐力の向上を図ることができる。また、請求項７のように最外部のプレートを補剛材の一部で構成した場合は、より一層の鋼材量の低減によるコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態の粘弾性ダンパ装置の構成図で、（ａ）は全体構成を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）図のＩｂ−Ｉｂ矢視図、（ｃ）は（ａ）図のＩｃ−Ｉｃ矢視図、（ｄ）は（ａ）図のＩｄ−Ｉｄ矢視断面図である。
【図２】  同粘弾性ダンパ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３】  同粘弾性ダンパ装置の要部の構成例を示す図であり、（ａ）は前記実施形態の場合のクリアランス形状を示す図、（ｂ）、（ｃ）は他の各クリアランス形状を示す図、（ｄ）は従来のクリアランス形状を比較のために示す図である。
【図４】  本発明の第２実施形態の粘弾性ダンパ装置の構成図で、（ａ）は要部構成を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）図のＩＶｂ−ＩＶｂ矢視図、（ｃ）は（ａ）図のＩＶｃ−ＩＶｃ矢視図である。
【符号の説明】
８  ブレース
１０  粘弾性ダンパ装置
１１  第１プレート
１２  第２プレート
１３  粘弾性体
１４  ダンパ部
１５  スペーサ
１６  第１接続端
２２  チャンネル材（補剛材）
２３  側面プレート
２４  外装ケーシング
２５  Ｖ字形のクリアランス
２５Ｂ  Ｕ字形のクリアランス
２５Ｃ  ノ字形のクリアランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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