ダンパー及び建築物
【課題】下部材と上部材との間に設けられて、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することが可能なダンパー及び建築物を提供する。
【解決手段】傾斜部材２４は、下部材１２と上部材１６との間に斜めに配置され、傾斜部材２４の上端部が上下移動したときに、傾斜部材２４の下端部及び抵抗板２６が横移動する。粘性層４４は、抵抗板２６の横移動に伴って生じるせん断変形によって粘性抵抗を抵抗板２６に与える。よって、下部材１２と上部材１６との上下方向の相対移動を低減することができる。
【解決手段】傾斜部材２４は、下部材１２と上部材１６との間に斜めに配置され、傾斜部材２４の上端部が上下移動したときに、傾斜部材２４の下端部及び抵抗板２６が横移動する。粘性層４４は、抵抗板２６の横移動に伴って生じるせん断変形によって粘性抵抗を抵抗板２６に与える。よって、下部材１２と上部材１６との上下方向の相対移動を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することができるダンパー、及びこのダンパーを有する建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震等により構造物に発生した変形をリンク機構によって増幅し、このリンク機構に接続されたダンパーのエネルギー吸収効率を向上させる減衰装置が提案されている。このような減衰装置は、構造物に発生する横方向の振動を低減するために用いられることが多い。
一方、構造物に発生する上下方向の振動を低減する技術も求められている。例えば、精密機器を製造する工場等の床スラブにおいては、上下方向の振動低減のニーズが高い。
【０００３】
図１９に示すように、引用文献１の減衰装置では、構造物の柱３００に対して勾配をもって上下一対のブレース３０２が配置されている。上方のブレース３０２の上端部及び下方のブレース３０２の下端部が柱３００に取り付けられ、上方のブレース３０２と下方のブレース３０２との交点にダンパー３０４が接続されている。ダンパー３０４は梁３０６に設置され、柱３００と交差する方向に作動する。これによって、地震時や暴風時における柱３００の伸縮振動に対して減衰効果を発揮することができる。
【０００４】
しかし、引用文献１の減衰装置は、柱３００にブレース３０２を取り付けると共にこの柱３００に支持された梁３０６にダンパー３０４を設置して、柱３００に発生する伸縮振動（上下方向の振動）を低減するものである。よって、このような構成ではない振動低減対象物に対して適用することができない。例えば、構造物基礎(下部材）と床スラブ（上部材）との上下方向の振動（相対移動）を低減することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２４７１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は係る事実を考慮し、下部材と上部材との間に設けられて、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することが可能なダンパー及び建築物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、上下方向に相対移動する下部材と上部材との間に設けられるダンパーにおいて、前記下部材と前記上部材との間に斜めに配置され上端部の上下移動を下端部の横移動に変える傾斜部材と、前記傾斜部材の下端部に設けられる抵抗板と、前記抵抗板の横移動に伴って生じるせん断変形によって粘性抵抗を前記抵抗板に与える粘性層と、を有する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、上下方向に相対移動する下部材と上部材との間にダンパーが設けられている。ダンパーは、傾斜部材、抵抗板、及び粘性層を有している。
傾斜部材は、下部材と上部材との間に斜めに配置されることにより、上端部の上下移動を下端部の横移動に変える。すなわち、傾斜部材の上端部が上下移動したときに、傾斜部材の下端部が横移動する。
【０００９】
抵抗板は、傾斜部材の下端部に設けられ、傾斜部材の上端部が上下移動したときに傾斜部材の下端部と共に横移動する。
粘性層は、抵抗板の横移動に伴ってせん断変形を生じ、このせん断変形によって抵抗板に粘性抵抗を与える。
【００１０】
よって、下部材と上部材とが上下方向に相対移動すると、傾斜部材の上端部の上下移動が傾斜部材の下端部の横移動に変えられて抵抗板が横移動する。これにより、粘性層がせん断変形して抵抗板に粘性抵抗を与え、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、水平面に対する前記傾斜部材の傾斜角度は４５度よりも大きい。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、水平面に対する傾斜部材の傾斜角度が４５度よりも大きいので、傾斜部材の上端部の上下方向の移動量よりも、傾斜部材の下端部の横方向の移動量が大きくなる。すなわち、傾斜部材の上端部の上下方向の移動量を増幅させて、傾斜部材の下端部の横方向の移動量に変換することができる。これによって、下部材と上部材との上下方向の相対移動を効果的に低減することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記下部材と前記上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する前記傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐ角度変化防止手段を有する。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、ダンパーが角度変化防止手段を有している。角度変化防止手段は、下部材と上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐ。
【００１５】
ここで、例えば、傾斜部材の上端部が上部材にピン連結されている場合、下部材と上部材とが横方向に相対移動すると、抵抗板は浮き上がってしまう。これにより粘性層にせん断変形を生じさせることができなくなると、抵抗板に粘性抵抗を与えられなくなる。すなわち、下部材と上部材とが、上下方向と横方向との両方に相対移動する場合、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減できなくなる。
【００１６】
これに対して、請求項３のダンパーでは、下部材と上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐ角度変化防止手段を有しているので、抵抗板が浮き上がることがない。これによって、下部材と上部材とが、上下方向と横方向との両方に相対移動する場合においても、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記角度変化防止手段は、前記傾斜部材の上端部に設けられ前記上部材の下面に接触した状態で滑り又は回転する連結部を有する。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、角度変化防止手段が連結部を有している。連結部は、傾斜部材の上端部に設けられ、上部材の下面に接触した状態で滑り又は回転する。
よって、上部材から傾斜部材の上端部に伝わる水平力を低減することができる。これによって、下部材と上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐことができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記角度変化防止手段は、前記上部材に設けられ横移動可能な移動部材と、前記移動部材に前記傾斜部材の上端部を回転可能に連結するピン部材と、を有する。
【００２０】
請求項５に記載の発明では、角度変化防止手段が、移動部材及びピン部材を有している。移動部材は、上部材に横移動可能に設けられている。また、ピン部材は、移動部材に傾斜部材の上端部を回転可能に連結する。
【００２１】
よって、移動部材を横移動可能とすることにより、上部材から傾斜部材の上端部に伝わる水平力を低減する。これにより、下部材と上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐことができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、前記角度変化防止手段は、前記上部材と共に前記抵抗板を横移動させる連動手段を有する。
【００２３】
請求項６に記載の発明では、角度変化防止手段が、連動手段を有している。連動手段は、上部材と共に抵抗板を横移動させる。
よって、連動手段により上部材と共に抵抗板を横移動させることにより、下部材と上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐことができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、前記傾斜部材と前記抵抗板とは、板材を折り曲げて一体に形成されている。
【００２５】
請求項７に記載の発明では、傾斜部材と抵抗板とが板材を折り曲げて一体に形成されているので、曲げ加工のみによって傾斜部材と抵抗板とを一体に製作できる。これにより、製作作業の効率化が図れる。また、部品数を低減（例えば、傾斜部材の下端部に抵抗板を回転可能に連結するための連結ピン等が不要）できるので、低コスト化が図れる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか１項に記載のダンパーを有する建築物である。
【００２７】
請求項８に記載の発明では、下部材と上部材との間に設けられて、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することができるダンパーを有する建築物を構築することができる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、前記ダンパーは、免震層に設けられている。
【００２９】
請求項９に記載の発明では、下部材と上部材との間の免震層に設けられて、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することができるダンパーを有する建築物を構築することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は上記構成としたので、下部材と上部材との間に設けられて、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することが可能なダンパー及び建築物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る建築物を示す立面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るダンパーを示す正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る連結部を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るダンパーの作用を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るダンパーの作用を示す線図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るダンパーの変形例を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るダンパーの変形例を示す説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るダンパーの変形例を示す説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るダンパーを示す正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るダンパーを示す説明図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ矢視図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るダンパーの変形例を示す説明図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係るダンパーの変形例を示す正面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係るダンパーの変形例を示す正面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係るダンパーの変形例を示す説明図である。
【図１７】本発明の実施形態に係るスペーサー部材の変形例を示す説明図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る建築物の変形例を示す立面図である。
【図１９】従来の減衰装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図面を参照しながら、本発明のダンパー及び建築物を説明する。
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００３３】
図１の立面図に示すように、第１の実施形態の建築物１８では、地盤２２上に設けられた下部材としての基礎１２と、積層ゴム等の免震装置１４を介して基礎１２上に支持された上部材としての上部建物１６との間の基礎免震層２０に、ダンパー１０が設けられている。基礎１２と上部建物１６とは、鉄筋コンクリートによって形成され、上下方向に相対移動する。
図２の正面図に示すように、ダンパー１０は、棒状の傾斜部材２４、板状の抵抗板２６、及び粘性体２８を有している。
【００３４】
基礎１２上には貯留槽３０が設けられ、貯留槽３０には粘性体２８が貯えられている。貯留槽３０の底部３２の上面には、下面に車輪３４が設けられた抵抗板２６が載置されている。車輪３４により、抵抗板２６は貯留槽３０の底部３２に対して横方向に移動できる。また、車輪３４がスペーサーの役割りを果たして、抵抗板２６の下面と貯留槽３０の底部３２の上面との間には、粘性体２８からなる粘性層４４が形成されている。
【００３５】
傾斜部材２４は、基礎１２と上部建物１６との間に斜めに配置されている。傾斜部材２４の下端部は、ピン３６により抵抗板２６の略中央で回転可能に固定されている。また、傾斜部材２４の上端部には、連結部としての車輪４０が設けられている。
【００３６】
傾斜部材２４の下端部には、付勢手段としての捩れコイルばね３８が設けられており、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θを大きくする向きに、傾斜部材２４へ付勢力を付与する。そして、車輪４０及び捩れコイルばね３８により構成される角度変化防止手段４２によって、車輪４０は、上部建物１６の下面に接触した状態で回転するので、上部建物１６から傾斜部材２４の上端部に伝わる水平力を低減することができる。
なお、車輪４０が上部建物１６の下面に接触した状態で回転する構成になっていれば、捩れコイルばね３８はなくてもよい。すなわち、捩れコイルばね３８は、角度変化防止手段４２の必須構成要素ではない。
【００３７】
図２に示す状態（傾斜部材２４が実線で描いた傾斜）のとき、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θは４５度よりも大きく（例えば、６０度）なっている。
【００３８】
次に、本発明の第１の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３９】
地震等により基礎１２と上部建物１６とが上下方向に相対移動して傾斜部材２４の上端部が上下移動したときに、傾斜部材２４の下端部が横移動する。そして、傾斜部材２４の下端部に設けられた抵抗板２６は、傾斜部材２４の下端部と共に横移動する。このとき、粘性層４４にせん断変形が生じ、このせん断変形によって粘性抵抗を抵抗板２６に与える。これにより、基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を低減することができる。
【００４０】
ここで、例えば、図３（ａ）に示すように、傾斜部材２４の上端部が上部建物１６の下面にピン連結されている場合、基礎１２と上部建物１６とが横方向に相対移動すると、抵抗板２６は浮き上がってしまう。これにより粘性層４４にせん断変形を生じさせることができなくなると、抵抗板２６に粘性抵抗を与えられなくなる。すなわち、基礎１２と上部建物１６とが、上下方向と横方向との両方に相対移動する場合、基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を低減できなくなる。
【００４１】
これに対して、ダンパー１０では、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θの変化を防ぐ角度変化防止手段４２を有しているので、抵抗板２６が浮き上がることがない。
【００４２】
具体的には、車輪４０を上部建物１６の下面に接触させた状態で回転させることにより、上部建物１６から傾斜部材２４の上端部に伝わる水平力を低減することができる。
【００４３】
これによって、基礎１２と上部建物１６とが、上下方向と横方向との両方に相対移動する場合においても、基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を低減することができる。
【００４４】
また、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θが４５度よりも大きいので、傾斜部材２４の上端部の上下方向の移動量よりも、傾斜部材２４の下端部の横方向の移動量が大きくなる。すなわち、傾斜部材２４の上端部の上下方向の移動量を増幅させて、傾斜部材２４の下端部の横方向の移動量に変換することができる。これによって、基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を効果的に低減することができる。
【００４５】
このことを詳しく説明する。図４のモデル図に示すように、水平面に対して傾斜角度θだけ傾いている傾斜部材２４を傾斜部材２４Ａとする。また、傾斜部材２４Ａの上端部が下方に距離δだけ移動すると共に、傾斜部材２４Ａの下端部が左方に距離ｘだけ移動した状態の傾斜部材２４を傾斜部材２４Ｂとする。
【００４６】
さらに、傾斜部材２４Ａの鉛直高さをＨ、水平長さをＬ、傾斜部材２４Ａの上端部の鉛直移動率αをδ／Ｈ、傾斜部材２４Ｂの下端部の水平移動率（以下、「増幅率」とする）βをｘ／δとすると、式（１）の関係が成り立つ。
【００４７】
【数１】
【００４８】
また、式（１）から式（２）を導くことができる。
【００４９】
【数２】
【００５０】
図５のグラフには、式（２）の値が示されている。横軸には鉛直移動率αが示され、縦軸には増幅率βが示されている。また、Ｌ／Ｈ＝０．１、０．２、０．５、１．０、２．０としたときの値を、それぞれ値４６、４８、５０、５２、５４とした。
【００５１】
図５より、Ｌ／Ｈが１．０よりも大きいとき（傾斜角度θが４５度よりも大きいとき）に、増幅率βが１よりも大きくなっていることがわかる。すなわち、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θが４５度よりも大きいときに、傾斜部材２４の上端部の上下方向移動量を増幅させることができる。
【００５２】
以上、本発明の第１の実施形態について説明した。
【００５３】
なお、第１の実施形態では、傾斜部材２４を棒状の部材とした例を示したが、板状の部材としてもよい。
【００５４】
また、第１の実施形態では、角度変化防止手段４２によって抵抗板２６の浮き上がりを防止する例を示したが、例えば、図６の斜視図に示すように、抵抗板２６の上方に設けるローラ５６等の部材によって抵抗板２６の浮き上がりを規制するようにしてもよい。なお、説明の都合上、図６には傾斜部材２４等が省略されている。
【００５５】
また、第１の実施形態では、付勢手段を捩れコイルばね３８とした例を示したが、付勢手段は、連結部としての車輪４０を上部建物１６の下面に押し当てる付勢力を傾斜部材２４に付与させるものであればよく、例えば、斜めに配置されて傾斜部材２４と抵抗板２６とをつなぐ圧縮ばねを用いてもよい。
【００５６】
また、連結部が上部建物１６の下面の上下移動に追随できる構成であれば、付勢手段はなくてもよい。例えば図３（ｆ）に示すように、角度変化防止手段６４を移動部材６６及びピン部材６８を有する構成とすれば、付勢手段を設ける必要はない。
【００５７】
角度変化防止手段６４では、移動部材６６に車輪７４が設けられている。車輪７４は、上部建物１６に設けられた逆Ｔ字状の横断面を有する鋼製のレール７０の鍔部７２上を転動する。これにより、移動部材６６は上部建物１６に対して横移動する。
また、ピン部材６８は、移動部材６６に傾斜部材２４の上端部を回転可能に連結している。
【００５８】
よって、移動部材６６と上部建物１６とが横方向へ相対移動可能なので、上部建物１６から傾斜部材２４の上端部に伝わる水平力を低減することができる。これにより、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θの変化を防ぐことができる。
【００５９】
また、第１の実施形態では、連結部を車輪４０とした例を示したが、連結部は、上部建物１６の下面に接触した状態で滑り又は回転すればよく、図３（ｂ）〜（ｅ）のようにしてもよい。図３（ｂ）では、傾斜部材２４の先端部が丸く形成されており、図３（ｃ）では、傾斜部材２４の先端部に円筒部材５８が固定されており、図３（ｄ）では、傾斜部材２４の先端部に球部材６０が固定されており、図３（ｅ）では、傾斜部材２４の先端部に球部材６２が回転可能に設けられている。
【００６０】
また、第３の実施形態で説明するダンパー１０（図１０（ａ）を参照のこと）等の場合には、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動に起因して、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θの変化が生じないので、図３（ａ）に示すように、傾斜部材２４の上端部を上部建物１６にピン連結してもよい。
【００６１】
また、第１の実施形態では、貯留槽３０に１つのダンパー１０を配置した例を示したが、複数のダンパー１０を設けてもよい。例えば、図７（ａ）、（ｂ）の正面図に示すように、複数の抵抗板２６が設けられた２つのダンパー７６、７８を貯留槽３０に配置してもよい。図７（ａ）には、上部建物１６が下方に移動する前の状態が示され、図７（ｂ）には、上部建物１６が下方に移動した状態が示されている。
【００６２】
図７（ａ）に示すように、上下の抵抗板２６の間に粘性層４４が形成されるので、粘性層４４のせん断変形による粘性抵抗を抵抗板２６に効果的に与えることができる。
【００６３】
また、第１の実施形態では、貯留槽３０の底部３２の上面と抵抗板２６の下面との間に粘性層４４を形成した例を示したが、図８（ａ）、（ｂ）の正面図に示すように、貯留槽３０の側壁内面８４とこの側壁内面８４に対向して配置される抵抗板８６の側面９０との間に粘性層９２を形成するようにしてもよい。図８（ａ）には、上部建物１６が下方に移動する前の状態が示され、図８（ｂ）には、上部建物１６が下方に移動した状態が示されている。
【００６４】
図８（ａ）、（ｂ）に示すダンパー９４では、末端部が抵抗板２６に回転可能に固定され抵抗板２６から左右に張り出したリンクアーム８８の先端部に、回転可能に抵抗板８６が固定されている。貯留槽３０の側壁内面８４と抵抗板８６の側面９０とは略平行となっている。
【００６５】
よって、抵抗板２６が左右に移動するに伴って抵抗板８６は上下に移動する。このとき、粘性層９２がせん断変形し、せん断変形による粘性抵抗を抵抗板８６に与えることができる。
【００６６】
なお、抵抗板８６が上下方向に移動する際にこの抵抗板８６が貯留槽３０の中心部側へ移動してしまわないように、抵抗板８６が上下方向に移動するときの抵抗よりも抵抗板８６が左右方向に受ける抵抗の方が大きくなるように設定する必要がある。
【００６７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６８】
第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
図９の正面図に示すように、第２の実施形態のダンパー９６では、傾斜部材としての傾斜部９８と抵抗板としての抵抗部１００とが、弾性を有する板材を折り曲げて一体に形成されている。
【００６９】
傾斜部９８の上端部１０２、抵抗部１００の右端部１０４、及び傾斜部９８と抵抗部１００とをつなぐ折り曲げ部１０６は、外側に膨らんだ曲面を有しており、第１の実施形態で説明した連結部として上端部１０２が機能し、粘性層４４を形成するスペーサーとして右端部１０４及び折り曲げ部１０６が機能する。
【００７０】
また、折り曲げ部１０６には曲げ加工が施されているので、水平面に対する傾斜部９８の傾斜角度θが小さく変化したときに元の傾斜角度θに戻ろうとする復元力が発生する。すなわち、折り曲げ部１０６は、第１の実施形態で説明した付勢手段として機能する。
【００７１】
次に、本発明の第２の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００７２】
第２の実施形態のダンパー９６では、曲げ加工のみによって傾斜部９８と抵抗部１００とを一体に製作できる。これにより、製作作業の効率化が図れる。また、部品数を低減（例えば、傾斜部９８の下端部に抵抗部１００を回転可能に連結するための連結ピン等が不要）できるので、低コスト化が図れる。
【００７３】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００７４】
第３の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
図１０（ａ）、及び図１０（ａ）のＡ−Ａ矢視図である図１１に示すように、上部建物１６の下面には、中空の円柱部材１０８が固定されている。円柱部材１０８の底部１１２の下面には、図３（ａ）と同様の方法で、傾斜部材２４の上端部が回転可能に固定されている。
【００７５】
貯留槽３０の底部３２の上面には、中空の円柱部材１１４が載置されている。円柱部材１１４の底部１１６の下面には車輪３４が設けられており、これにより貯留槽３０の底部３２と円柱部材１１４との横方向の相対移動が可能となっている。
【００７６】
円柱部材１１４の上部は開放されており、この開口部１１８に円柱部材１０８が上下方向に対して移動可能に挿入されている。この構成により、上部建物１６と共に円柱部材１１４及び抵抗板２６を横移動させることができる。すなわち、第３の実施形態では、角度変化防止手段が、円柱部材１０８、１１４によって構成される連動手段１２０となっている。
【００７７】
円柱部材１０８の側壁や底部１１２には空気の流通が可能な貫通孔１２２が形成されており、これによって、円柱部材１１４に対して円柱部材１０８が上下移動した際に空気抵抗が生じることを防いでいる。空気抵抗が問題とならない場合には、貫通孔１２２は形成しなくてもよい。
【００７８】
円柱部材１１４の底部１１６の上面には、下面に車輪３４が設けられた抵抗板２６が載置されている。車輪３４により、抵抗板２６は円柱部材１１４の底部１１６に対して横方向に移動できる。傾斜部材２４の下端部は、ピン３６により抵抗板２６の略中央で回転可能に固定されている。
【００７９】
貯留槽３０及び円柱部材１１４には、粘性体２８が貯えられている。そして、車輪３４がスペーサーの役割りを果たして、抵抗板２６の下面と円柱部材１１４の底部１１６の上面との間、及び円柱部材１１４の底部１１６の下面と貯留槽３０の底部３２の上面との間には、粘性体２８からなる粘性層４４が形成されている。
【００８０】
次に、本発明の第３の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００８１】
第３の実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、基礎１２と上部建物１６とが横方向に相対移動した場合、連動手段１２０により上部建物１６と共に抵抗板２６を横移動させ、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θの変化を防ぐことができる。
【００８２】
また、このとき、円柱部材１１４の底部１１６の下面と貯留槽３０の底部３２の上面との間に形成された粘性層４４にせん断変形が生じ、粘性抵抗を円柱部材１１４の底部１１６に与えることができる。すなわち、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動を低減することができる。
また、図１０（ｃ）に示すように、ダンパー１０により、基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を低減することができる。
【００８３】
以上、本発明の第３の実施形態について説明した。
【００８４】
なお、第３の実施形態では、角度変化防止手段を、円柱部材１０８、１１４によって構成される連動手段１２０とした例を示したが、上部建物１６と共に抵抗板２６を横移動させることができればよい。
【００８５】
例えば、図１２（ａ）、及び図１２（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である図１３に示すような連動手段１２６としてもよい。連動手段１２６は、抵抗板２６の下方に配置された抵抗板１３０と、上部建物１６の下面に上端部が固定された円柱状のせん断力伝達部材１２８とによって構成されている。せん断力伝達部材１２８は、抵抗板１３０に上下移動可能に貫通している。説明の都合上、図１３では、傾斜部材２４等を省略している。
【００８６】
これにより、図１２（ｂ）に示すように、基礎１２と上部建物１６とが横方向に相対移動した場合、連動手段１２６により上部建物１６と共に抵抗板１３０及び抵抗板２６を横移動させ、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θの変化を防ぐことができる。
【００８７】
また、このとき、抵抗板１３０の下面と貯留槽３０の底部３２の上面との間に形成された粘性層４４にせん断変形が生じ、粘性抵抗を抵抗板１３０に与えることができる。すなわち、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動を低減することができる。
【００８８】
また、図１２（ｃ）に示すように、ダンパー１０により、基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を低減することができる。
なお、せん断力伝達部材１２８の配置、数、及び形状は、適宜決めればよい。
【００８９】
また、建築物の有する構造を利用して、上部材と抵抗板２６とが横方向に相対移動しないようにしてもよい。例えば、図１４、１５の正面図のようにしてもよい。
図１４に示すダンパー１０は、下部材としての床スラブ１３２と、二重床構造を構成する上部材としての床ボード１３４との間に配置されている。傾斜部材２４の上端部は、図３（ａ）と同様の方法で、床ボード１３４の下面に回転可能に固定されている。
床ボード１３４の横移動は壁１３６によって拘束されるので、床ボード１３４と抵抗板２６とが横方向に相対移動することを防止できる。
【００９０】
図１５に示すダンパー１０は、吊り天井構造を構成する下部材としての天井ボード１３８と、上部材としての床スラブ１３２との間に配置されている。傾斜部材２４の上端部は、図３（ａ）と同様の方法で、床スラブ１３２の下面に回転可能に固定されている。
【００９１】
天井ボード１３８の横移動は、床スラブ１３２と天井ボード１３８とをつなぎ、Ｘ字状に張られたブレース１４０によって拘束されるので、床スラブ１３２と抵抗板２６とが横方向に相対移動することを防止できる。
【００９２】
一般的な集合住宅では、６３Ｈｚ帯域の振動が発生することが多いので、図１４、１５で示した構成でダンパー１０を適用することにより、居住空間に発生する遮音性や微振動を低減する効果が期待できる。
【００９３】
また、第３の実施形態の図１０（ａ）で示した円柱部材１１４を上部建物１６の下面に固定し、円柱部材１１４の底部１１６を図１６（ａ）の正面図に示すような構成にしてもよい。
【００９４】
図１６（ａ）では、抵抗板１４２の縁部と円柱部材１１４の側壁下部内面との間に、板バネ１４４が設けられている。傾斜部材２４の上端部は、図３（ａ）と同様の方法で、上部建１６の下面に回転可能に固定されている。円柱部材１１４の側壁下部には粘性体２８が流通する貫通孔１４６が形成されている。
【００９５】
これにより、図１２（ｂ）に示すように、地震等により基礎１２と上部建物１６とが横方向に相対移動した場合、板バネ１４４を介して円柱部材１１４から抵抗板１４２に水平力が伝達され、上部建物１６と共に抵抗板１４２、２６が横移動する。これによって、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θの変化を防ぐことができる。
【００９６】
また、このとき、抵抗板１４２の下面と貯留槽３０の底部３２の上面との間に形成された粘性層４４にせん断変形が生じ、粘性抵抗を抵抗板１４２に与えることができる。すなわち、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動を低減することができる。
【００９７】
また、図１６（ｃ）に示すように、例えば、上部建物１６が工場やコンサートホール等であって上下方向に振動する場合、ダンパー１０により基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を低減することができる。
【００９８】
以上、本発明の第１〜第３の実施形態について説明した。
【００９９】
なお、第１〜第３の実施形態では、スペーサー部材としての車輪３４を、抵抗板２６、８６、１３０、１４２、及び底部１１６の下面に設けた例を示したが、スペーサー部材は、粘性層４４、９２を形成するスペースを確保することができ、かつ抵抗板２６、８６、１３０、１４２、及び底部１１６の横移動を可能とするものであればよい。
【０１００】
例えば、スペーサー部材を転（ころ）としてもよいし、図１７に示すように、抵抗板２６、８６（不図示）、１３０、１４２、及び底部１１６に固定されたブロック部材１５２としてもよい。図１７では、皿ネジ１５４によってブロック部材１５２が抵抗板２６、１３０、１４２、及び底部１１６に固定されている。ブロック部材１５２の配置や数は適宜決めればよい。
また、粘性層４４、９２の厚さは、抵抗板２６、８６、１３０、１４２、及び底部１１６が横移動したときに、粘性層４４、９２にせん断変形が生じる厚さであればよい。
【０１０１】
また、第１〜第３の実施形態では、基礎免震層２０にダンパー１０、７６、７８、９４、９６が設けられている例を示したが、図１８の立面図に示すように、建築物１４８の中間免震層１５０に設けてもよい。
【０１０２】
また、第１〜第３の実施形態では、下部材を基礎１２とし、上部材を上部建物１６とした例を示したが、下部材と上部材との組み合わせは上下方向に相対移動するものであればどのような構造や規模であってもよい。例えば、下部構造物と上部構造物、基礎と床スラブ、床スラブと二重床を構成する床ボード、及び吊り天井を構成する天井ボードと床スラブとしてもよい。また、下部材を床とし、上部材を精密機器が載置される載置台とする防振台を構成してもよい。
【０１０３】
以上、本発明の第１〜第３の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第１〜第３の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０、７６、７８、９４、９６ ダンパー
１２ 基礎（下部材）
１６ 上部建物（上部材）
１８、１４８ 建築物
２０ 基礎免震層（免震層）
２４ 傾斜部材
２６ 抵抗板
４２、６４ 角度変化防止手段
４４ 粘性層
６６ 移動部材
６８ ピン部材
９８ 傾斜部（傾斜部材）
１００ 抵抗部（抵抗部材）
１２０、１２６ 連動手段
１３２ 床スラブ（下部材、上部材）
１３４ 床ボード（上部材）
１３８ 天井ボード（下部材）
１５０ 中間免震層（免震層）
θ 傾斜角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することができるダンパー、及びこのダンパーを有する建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震等により構造物に発生した変形をリンク機構によって増幅し、このリンク機構に接続されたダンパーのエネルギー吸収効率を向上させる減衰装置が提案されている。このような減衰装置は、構造物に発生する横方向の振動を低減するために用いられることが多い。
一方、構造物に発生する上下方向の振動を低減する技術も求められている。例えば、精密機器を製造する工場等の床スラブにおいては、上下方向の振動低減のニーズが高い。
【０００３】
図１９に示すように、引用文献１の減衰装置では、構造物の柱３００に対して勾配をもって上下一対のブレース３０２が配置されている。上方のブレース３０２の上端部及び下方のブレース３０２の下端部が柱３００に取り付けられ、上方のブレース３０２と下方のブレース３０２との交点にダンパー３０４が接続されている。ダンパー３０４は梁３０６に設置され、柱３００と交差する方向に作動する。これによって、地震時や暴風時における柱３００の伸縮振動に対して減衰効果を発揮することができる。
【０００４】
しかし、引用文献１の減衰装置は、柱３００にブレース３０２を取り付けると共にこの柱３００に支持された梁３０６にダンパー３０４を設置して、柱３００に発生する伸縮振動（上下方向の振動）を低減するものである。よって、このような構成ではない振動低減対象物に対して適用することができない。例えば、構造物基礎(下部材）と床スラブ（上部材）との上下方向の振動（相対移動）を低減することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２４７１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は係る事実を考慮し、下部材と上部材との間に設けられて、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することが可能なダンパー及び建築物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、上下方向に相対移動する下部材と上部材との間に設けられるダンパーにおいて、前記下部材と前記上部材との間に斜めに配置され上端部の上下移動を下端部の横移動に変える傾斜部材と、前記傾斜部材の下端部に設けられる抵抗板と、前記抵抗板の横移動に伴って生じるせん断変形によって粘性抵抗を前記抵抗板に与える粘性層と、を有する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、上下方向に相対移動する下部材と上部材との間にダンパーが設けられている。ダンパーは、傾斜部材、抵抗板、及び粘性層を有している。
傾斜部材は、下部材と上部材との間に斜めに配置されることにより、上端部の上下移動を下端部の横移動に変える。すなわち、傾斜部材の上端部が上下移動したときに、傾斜部材の下端部が横移動する。
【０００９】
抵抗板は、傾斜部材の下端部に設けられ、傾斜部材の上端部が上下移動したときに傾斜部材の下端部と共に横移動する。
粘性層は、抵抗板の横移動に伴ってせん断変形を生じ、このせん断変形によって抵抗板に粘性抵抗を与える。
【００１０】
よって、下部材と上部材とが上下方向に相対移動すると、傾斜部材の上端部の上下移動が傾斜部材の下端部の横移動に変えられて抵抗板が横移動する。これにより、粘性層がせん断変形して抵抗板に粘性抵抗を与え、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、水平面に対する前記傾斜部材の傾斜角度は４５度よりも大きい。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、水平面に対する傾斜部材の傾斜角度が４５度よりも大きいので、傾斜部材の上端部の上下方向の移動量よりも、傾斜部材の下端部の横方向の移動量が大きくなる。すなわち、傾斜部材の上端部の上下方向の移動量を増幅させて、傾斜部材の下端部の横方向の移動量に変換することができる。これによって、下部材と上部材との上下方向の相対移動を効果的に低減することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記下部材と前記上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する前記傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐ角度変化防止手段を有する。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、ダンパーが角度変化防止手段を有している。角度変化防止手段は、下部材と上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐ。
【００１５】
ここで、例えば、傾斜部材の上端部が上部材にピン連結されている場合、下部材と上部材とが横方向に相対移動すると、抵抗板は浮き上がってしまう。これにより粘性層にせん断変形を生じさせることができなくなると、抵抗板に粘性抵抗を与えられなくなる。すなわち、下部材と上部材とが、上下方向と横方向との両方に相対移動する場合、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減できなくなる。
【００１６】
これに対して、請求項３のダンパーでは、下部材と上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐ角度変化防止手段を有しているので、抵抗板が浮き上がることがない。これによって、下部材と上部材とが、上下方向と横方向との両方に相対移動する場合においても、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記角度変化防止手段は、前記傾斜部材の上端部に設けられ前記上部材の下面に接触した状態で滑り又は回転する連結部を有する。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、角度変化防止手段が連結部を有している。連結部は、傾斜部材の上端部に設けられ、上部材の下面に接触した状態で滑り又は回転する。
よって、上部材から傾斜部材の上端部に伝わる水平力を低減することができる。これによって、下部材と上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐことができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記角度変化防止手段は、前記上部材に設けられ横移動可能な移動部材と、前記移動部材に前記傾斜部材の上端部を回転可能に連結するピン部材と、を有する。
【００２０】
請求項５に記載の発明では、角度変化防止手段が、移動部材及びピン部材を有している。移動部材は、上部材に横移動可能に設けられている。また、ピン部材は、移動部材に傾斜部材の上端部を回転可能に連結する。
【００２１】
よって、移動部材を横移動可能とすることにより、上部材から傾斜部材の上端部に伝わる水平力を低減する。これにより、下部材と上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐことができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、前記角度変化防止手段は、前記上部材と共に前記抵抗板を横移動させる連動手段を有する。
【００２３】
請求項６に記載の発明では、角度変化防止手段が、連動手段を有している。連動手段は、上部材と共に抵抗板を横移動させる。
よって、連動手段により上部材と共に抵抗板を横移動させることにより、下部材と上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐことができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、前記傾斜部材と前記抵抗板とは、板材を折り曲げて一体に形成されている。
【００２５】
請求項７に記載の発明では、傾斜部材と抵抗板とが板材を折り曲げて一体に形成されているので、曲げ加工のみによって傾斜部材と抵抗板とを一体に製作できる。これにより、製作作業の効率化が図れる。また、部品数を低減（例えば、傾斜部材の下端部に抵抗板を回転可能に連結するための連結ピン等が不要）できるので、低コスト化が図れる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか１項に記載のダンパーを有する建築物である。
【００２７】
請求項８に記載の発明では、下部材と上部材との間に設けられて、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することができるダンパーを有する建築物を構築することができる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、前記ダンパーは、免震層に設けられている。
【００２９】
請求項９に記載の発明では、下部材と上部材との間の免震層に設けられて、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することができるダンパーを有する建築物を構築することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は上記構成としたので、下部材と上部材との間に設けられて、下部材と上部材との上下方向の相対移動を低減することが可能なダンパー及び建築物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る建築物を示す立面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るダンパーを示す正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る連結部を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るダンパーの作用を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るダンパーの作用を示す線図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るダンパーの変形例を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るダンパーの変形例を示す説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るダンパーの変形例を示す説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るダンパーを示す正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るダンパーを示す説明図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ矢視図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るダンパーの変形例を示す説明図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係るダンパーの変形例を示す正面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係るダンパーの変形例を示す正面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係るダンパーの変形例を示す説明図である。
【図１７】本発明の実施形態に係るスペーサー部材の変形例を示す説明図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る建築物の変形例を示す立面図である。
【図１９】従来の減衰装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図面を参照しながら、本発明のダンパー及び建築物を説明する。
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００３３】
図１の立面図に示すように、第１の実施形態の建築物１８では、地盤２２上に設けられた下部材としての基礎１２と、積層ゴム等の免震装置１４を介して基礎１２上に支持された上部材としての上部建物１６との間の基礎免震層２０に、ダンパー１０が設けられている。基礎１２と上部建物１６とは、鉄筋コンクリートによって形成され、上下方向に相対移動する。
図２の正面図に示すように、ダンパー１０は、棒状の傾斜部材２４、板状の抵抗板２６、及び粘性体２８を有している。
【００３４】
基礎１２上には貯留槽３０が設けられ、貯留槽３０には粘性体２８が貯えられている。貯留槽３０の底部３２の上面には、下面に車輪３４が設けられた抵抗板２６が載置されている。車輪３４により、抵抗板２６は貯留槽３０の底部３２に対して横方向に移動できる。また、車輪３４がスペーサーの役割りを果たして、抵抗板２６の下面と貯留槽３０の底部３２の上面との間には、粘性体２８からなる粘性層４４が形成されている。
【００３５】
傾斜部材２４は、基礎１２と上部建物１６との間に斜めに配置されている。傾斜部材２４の下端部は、ピン３６により抵抗板２６の略中央で回転可能に固定されている。また、傾斜部材２４の上端部には、連結部としての車輪４０が設けられている。
【００３６】
傾斜部材２４の下端部には、付勢手段としての捩れコイルばね３８が設けられており、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θを大きくする向きに、傾斜部材２４へ付勢力を付与する。そして、車輪４０及び捩れコイルばね３８により構成される角度変化防止手段４２によって、車輪４０は、上部建物１６の下面に接触した状態で回転するので、上部建物１６から傾斜部材２４の上端部に伝わる水平力を低減することができる。
なお、車輪４０が上部建物１６の下面に接触した状態で回転する構成になっていれば、捩れコイルばね３８はなくてもよい。すなわち、捩れコイルばね３８は、角度変化防止手段４２の必須構成要素ではない。
【００３７】
図２に示す状態（傾斜部材２４が実線で描いた傾斜）のとき、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θは４５度よりも大きく（例えば、６０度）なっている。
【００３８】
次に、本発明の第１の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３９】
地震等により基礎１２と上部建物１６とが上下方向に相対移動して傾斜部材２４の上端部が上下移動したときに、傾斜部材２４の下端部が横移動する。そして、傾斜部材２４の下端部に設けられた抵抗板２６は、傾斜部材２４の下端部と共に横移動する。このとき、粘性層４４にせん断変形が生じ、このせん断変形によって粘性抵抗を抵抗板２６に与える。これにより、基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を低減することができる。
【００４０】
ここで、例えば、図３（ａ）に示すように、傾斜部材２４の上端部が上部建物１６の下面にピン連結されている場合、基礎１２と上部建物１６とが横方向に相対移動すると、抵抗板２６は浮き上がってしまう。これにより粘性層４４にせん断変形を生じさせることができなくなると、抵抗板２６に粘性抵抗を与えられなくなる。すなわち、基礎１２と上部建物１６とが、上下方向と横方向との両方に相対移動する場合、基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を低減できなくなる。
【００４１】
これに対して、ダンパー１０では、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θの変化を防ぐ角度変化防止手段４２を有しているので、抵抗板２６が浮き上がることがない。
【００４２】
具体的には、車輪４０を上部建物１６の下面に接触させた状態で回転させることにより、上部建物１６から傾斜部材２４の上端部に伝わる水平力を低減することができる。
【００４３】
これによって、基礎１２と上部建物１６とが、上下方向と横方向との両方に相対移動する場合においても、基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を低減することができる。
【００４４】
また、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θが４５度よりも大きいので、傾斜部材２４の上端部の上下方向の移動量よりも、傾斜部材２４の下端部の横方向の移動量が大きくなる。すなわち、傾斜部材２４の上端部の上下方向の移動量を増幅させて、傾斜部材２４の下端部の横方向の移動量に変換することができる。これによって、基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を効果的に低減することができる。
【００４５】
このことを詳しく説明する。図４のモデル図に示すように、水平面に対して傾斜角度θだけ傾いている傾斜部材２４を傾斜部材２４Ａとする。また、傾斜部材２４Ａの上端部が下方に距離δだけ移動すると共に、傾斜部材２４Ａの下端部が左方に距離ｘだけ移動した状態の傾斜部材２４を傾斜部材２４Ｂとする。
【００４６】
さらに、傾斜部材２４Ａの鉛直高さをＨ、水平長さをＬ、傾斜部材２４Ａの上端部の鉛直移動率αをδ／Ｈ、傾斜部材２４Ｂの下端部の水平移動率（以下、「増幅率」とする）βをｘ／δとすると、式（１）の関係が成り立つ。
【００４７】
【数１】
【００４８】
また、式（１）から式（２）を導くことができる。
【００４９】
【数２】
【００５０】
図５のグラフには、式（２）の値が示されている。横軸には鉛直移動率αが示され、縦軸には増幅率βが示されている。また、Ｌ／Ｈ＝０．１、０．２、０．５、１．０、２．０としたときの値を、それぞれ値４６、４８、５０、５２、５４とした。
【００５１】
図５より、Ｌ／Ｈが１．０よりも大きいとき（傾斜角度θが４５度よりも大きいとき）に、増幅率βが１よりも大きくなっていることがわかる。すなわち、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θが４５度よりも大きいときに、傾斜部材２４の上端部の上下方向移動量を増幅させることができる。
【００５２】
以上、本発明の第１の実施形態について説明した。
【００５３】
なお、第１の実施形態では、傾斜部材２４を棒状の部材とした例を示したが、板状の部材としてもよい。
【００５４】
また、第１の実施形態では、角度変化防止手段４２によって抵抗板２６の浮き上がりを防止する例を示したが、例えば、図６の斜視図に示すように、抵抗板２６の上方に設けるローラ５６等の部材によって抵抗板２６の浮き上がりを規制するようにしてもよい。なお、説明の都合上、図６には傾斜部材２４等が省略されている。
【００５５】
また、第１の実施形態では、付勢手段を捩れコイルばね３８とした例を示したが、付勢手段は、連結部としての車輪４０を上部建物１６の下面に押し当てる付勢力を傾斜部材２４に付与させるものであればよく、例えば、斜めに配置されて傾斜部材２４と抵抗板２６とをつなぐ圧縮ばねを用いてもよい。
【００５６】
また、連結部が上部建物１６の下面の上下移動に追随できる構成であれば、付勢手段はなくてもよい。例えば図３（ｆ）に示すように、角度変化防止手段６４を移動部材６６及びピン部材６８を有する構成とすれば、付勢手段を設ける必要はない。
【００５７】
角度変化防止手段６４では、移動部材６６に車輪７４が設けられている。車輪７４は、上部建物１６に設けられた逆Ｔ字状の横断面を有する鋼製のレール７０の鍔部７２上を転動する。これにより、移動部材６６は上部建物１６に対して横移動する。
また、ピン部材６８は、移動部材６６に傾斜部材２４の上端部を回転可能に連結している。
【００５８】
よって、移動部材６６と上部建物１６とが横方向へ相対移動可能なので、上部建物１６から傾斜部材２４の上端部に伝わる水平力を低減することができる。これにより、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θの変化を防ぐことができる。
【００５９】
また、第１の実施形態では、連結部を車輪４０とした例を示したが、連結部は、上部建物１６の下面に接触した状態で滑り又は回転すればよく、図３（ｂ）〜（ｅ）のようにしてもよい。図３（ｂ）では、傾斜部材２４の先端部が丸く形成されており、図３（ｃ）では、傾斜部材２４の先端部に円筒部材５８が固定されており、図３（ｄ）では、傾斜部材２４の先端部に球部材６０が固定されており、図３（ｅ）では、傾斜部材２４の先端部に球部材６２が回転可能に設けられている。
【００６０】
また、第３の実施形態で説明するダンパー１０（図１０（ａ）を参照のこと）等の場合には、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動に起因して、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θの変化が生じないので、図３（ａ）に示すように、傾斜部材２４の上端部を上部建物１６にピン連結してもよい。
【００６１】
また、第１の実施形態では、貯留槽３０に１つのダンパー１０を配置した例を示したが、複数のダンパー１０を設けてもよい。例えば、図７（ａ）、（ｂ）の正面図に示すように、複数の抵抗板２６が設けられた２つのダンパー７６、７８を貯留槽３０に配置してもよい。図７（ａ）には、上部建物１６が下方に移動する前の状態が示され、図７（ｂ）には、上部建物１６が下方に移動した状態が示されている。
【００６２】
図７（ａ）に示すように、上下の抵抗板２６の間に粘性層４４が形成されるので、粘性層４４のせん断変形による粘性抵抗を抵抗板２６に効果的に与えることができる。
【００６３】
また、第１の実施形態では、貯留槽３０の底部３２の上面と抵抗板２６の下面との間に粘性層４４を形成した例を示したが、図８（ａ）、（ｂ）の正面図に示すように、貯留槽３０の側壁内面８４とこの側壁内面８４に対向して配置される抵抗板８６の側面９０との間に粘性層９２を形成するようにしてもよい。図８（ａ）には、上部建物１６が下方に移動する前の状態が示され、図８（ｂ）には、上部建物１６が下方に移動した状態が示されている。
【００６４】
図８（ａ）、（ｂ）に示すダンパー９４では、末端部が抵抗板２６に回転可能に固定され抵抗板２６から左右に張り出したリンクアーム８８の先端部に、回転可能に抵抗板８６が固定されている。貯留槽３０の側壁内面８４と抵抗板８６の側面９０とは略平行となっている。
【００６５】
よって、抵抗板２６が左右に移動するに伴って抵抗板８６は上下に移動する。このとき、粘性層９２がせん断変形し、せん断変形による粘性抵抗を抵抗板８６に与えることができる。
【００６６】
なお、抵抗板８６が上下方向に移動する際にこの抵抗板８６が貯留槽３０の中心部側へ移動してしまわないように、抵抗板８６が上下方向に移動するときの抵抗よりも抵抗板８６が左右方向に受ける抵抗の方が大きくなるように設定する必要がある。
【００６７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６８】
第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
図９の正面図に示すように、第２の実施形態のダンパー９６では、傾斜部材としての傾斜部９８と抵抗板としての抵抗部１００とが、弾性を有する板材を折り曲げて一体に形成されている。
【００６９】
傾斜部９８の上端部１０２、抵抗部１００の右端部１０４、及び傾斜部９８と抵抗部１００とをつなぐ折り曲げ部１０６は、外側に膨らんだ曲面を有しており、第１の実施形態で説明した連結部として上端部１０２が機能し、粘性層４４を形成するスペーサーとして右端部１０４及び折り曲げ部１０６が機能する。
【００７０】
また、折り曲げ部１０６には曲げ加工が施されているので、水平面に対する傾斜部９８の傾斜角度θが小さく変化したときに元の傾斜角度θに戻ろうとする復元力が発生する。すなわち、折り曲げ部１０６は、第１の実施形態で説明した付勢手段として機能する。
【００７１】
次に、本発明の第２の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００７２】
第２の実施形態のダンパー９６では、曲げ加工のみによって傾斜部９８と抵抗部１００とを一体に製作できる。これにより、製作作業の効率化が図れる。また、部品数を低減（例えば、傾斜部９８の下端部に抵抗部１００を回転可能に連結するための連結ピン等が不要）できるので、低コスト化が図れる。
【００７３】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００７４】
第３の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
図１０（ａ）、及び図１０（ａ）のＡ−Ａ矢視図である図１１に示すように、上部建物１６の下面には、中空の円柱部材１０８が固定されている。円柱部材１０８の底部１１２の下面には、図３（ａ）と同様の方法で、傾斜部材２４の上端部が回転可能に固定されている。
【００７５】
貯留槽３０の底部３２の上面には、中空の円柱部材１１４が載置されている。円柱部材１１４の底部１１６の下面には車輪３４が設けられており、これにより貯留槽３０の底部３２と円柱部材１１４との横方向の相対移動が可能となっている。
【００７６】
円柱部材１１４の上部は開放されており、この開口部１１８に円柱部材１０８が上下方向に対して移動可能に挿入されている。この構成により、上部建物１６と共に円柱部材１１４及び抵抗板２６を横移動させることができる。すなわち、第３の実施形態では、角度変化防止手段が、円柱部材１０８、１１４によって構成される連動手段１２０となっている。
【００７７】
円柱部材１０８の側壁や底部１１２には空気の流通が可能な貫通孔１２２が形成されており、これによって、円柱部材１１４に対して円柱部材１０８が上下移動した際に空気抵抗が生じることを防いでいる。空気抵抗が問題とならない場合には、貫通孔１２２は形成しなくてもよい。
【００７８】
円柱部材１１４の底部１１６の上面には、下面に車輪３４が設けられた抵抗板２６が載置されている。車輪３４により、抵抗板２６は円柱部材１１４の底部１１６に対して横方向に移動できる。傾斜部材２４の下端部は、ピン３６により抵抗板２６の略中央で回転可能に固定されている。
【００７９】
貯留槽３０及び円柱部材１１４には、粘性体２８が貯えられている。そして、車輪３４がスペーサーの役割りを果たして、抵抗板２６の下面と円柱部材１１４の底部１１６の上面との間、及び円柱部材１１４の底部１１６の下面と貯留槽３０の底部３２の上面との間には、粘性体２８からなる粘性層４４が形成されている。
【００８０】
次に、本発明の第３の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００８１】
第３の実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、基礎１２と上部建物１６とが横方向に相対移動した場合、連動手段１２０により上部建物１６と共に抵抗板２６を横移動させ、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θの変化を防ぐことができる。
【００８２】
また、このとき、円柱部材１１４の底部１１６の下面と貯留槽３０の底部３２の上面との間に形成された粘性層４４にせん断変形が生じ、粘性抵抗を円柱部材１１４の底部１１６に与えることができる。すなわち、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動を低減することができる。
また、図１０（ｃ）に示すように、ダンパー１０により、基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を低減することができる。
【００８３】
以上、本発明の第３の実施形態について説明した。
【００８４】
なお、第３の実施形態では、角度変化防止手段を、円柱部材１０８、１１４によって構成される連動手段１２０とした例を示したが、上部建物１６と共に抵抗板２６を横移動させることができればよい。
【００８５】
例えば、図１２（ａ）、及び図１２（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である図１３に示すような連動手段１２６としてもよい。連動手段１２６は、抵抗板２６の下方に配置された抵抗板１３０と、上部建物１６の下面に上端部が固定された円柱状のせん断力伝達部材１２８とによって構成されている。せん断力伝達部材１２８は、抵抗板１３０に上下移動可能に貫通している。説明の都合上、図１３では、傾斜部材２４等を省略している。
【００８６】
これにより、図１２（ｂ）に示すように、基礎１２と上部建物１６とが横方向に相対移動した場合、連動手段１２６により上部建物１６と共に抵抗板１３０及び抵抗板２６を横移動させ、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θの変化を防ぐことができる。
【００８７】
また、このとき、抵抗板１３０の下面と貯留槽３０の底部３２の上面との間に形成された粘性層４４にせん断変形が生じ、粘性抵抗を抵抗板１３０に与えることができる。すなわち、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動を低減することができる。
【００８８】
また、図１２（ｃ）に示すように、ダンパー１０により、基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を低減することができる。
なお、せん断力伝達部材１２８の配置、数、及び形状は、適宜決めればよい。
【００８９】
また、建築物の有する構造を利用して、上部材と抵抗板２６とが横方向に相対移動しないようにしてもよい。例えば、図１４、１５の正面図のようにしてもよい。
図１４に示すダンパー１０は、下部材としての床スラブ１３２と、二重床構造を構成する上部材としての床ボード１３４との間に配置されている。傾斜部材２４の上端部は、図３（ａ）と同様の方法で、床ボード１３４の下面に回転可能に固定されている。
床ボード１３４の横移動は壁１３６によって拘束されるので、床ボード１３４と抵抗板２６とが横方向に相対移動することを防止できる。
【００９０】
図１５に示すダンパー１０は、吊り天井構造を構成する下部材としての天井ボード１３８と、上部材としての床スラブ１３２との間に配置されている。傾斜部材２４の上端部は、図３（ａ）と同様の方法で、床スラブ１３２の下面に回転可能に固定されている。
【００９１】
天井ボード１３８の横移動は、床スラブ１３２と天井ボード１３８とをつなぎ、Ｘ字状に張られたブレース１４０によって拘束されるので、床スラブ１３２と抵抗板２６とが横方向に相対移動することを防止できる。
【００９２】
一般的な集合住宅では、６３Ｈｚ帯域の振動が発生することが多いので、図１４、１５で示した構成でダンパー１０を適用することにより、居住空間に発生する遮音性や微振動を低減する効果が期待できる。
【００９３】
また、第３の実施形態の図１０（ａ）で示した円柱部材１１４を上部建物１６の下面に固定し、円柱部材１１４の底部１１６を図１６（ａ）の正面図に示すような構成にしてもよい。
【００９４】
図１６（ａ）では、抵抗板１４２の縁部と円柱部材１１４の側壁下部内面との間に、板バネ１４４が設けられている。傾斜部材２４の上端部は、図３（ａ）と同様の方法で、上部建１６の下面に回転可能に固定されている。円柱部材１１４の側壁下部には粘性体２８が流通する貫通孔１４６が形成されている。
【００９５】
これにより、図１２（ｂ）に示すように、地震等により基礎１２と上部建物１６とが横方向に相対移動した場合、板バネ１４４を介して円柱部材１１４から抵抗板１４２に水平力が伝達され、上部建物１６と共に抵抗板１４２、２６が横移動する。これによって、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する傾斜部材２４の傾斜角度θの変化を防ぐことができる。
【００９６】
また、このとき、抵抗板１４２の下面と貯留槽３０の底部３２の上面との間に形成された粘性層４４にせん断変形が生じ、粘性抵抗を抵抗板１４２に与えることができる。すなわち、基礎１２と上部建物１６との横方向の相対移動を低減することができる。
【００９７】
また、図１６（ｃ）に示すように、例えば、上部建物１６が工場やコンサートホール等であって上下方向に振動する場合、ダンパー１０により基礎１２と上部建物１６との上下方向の相対移動を低減することができる。
【００９８】
以上、本発明の第１〜第３の実施形態について説明した。
【００９９】
なお、第１〜第３の実施形態では、スペーサー部材としての車輪３４を、抵抗板２６、８６、１３０、１４２、及び底部１１６の下面に設けた例を示したが、スペーサー部材は、粘性層４４、９２を形成するスペースを確保することができ、かつ抵抗板２６、８６、１３０、１４２、及び底部１１６の横移動を可能とするものであればよい。
【０１００】
例えば、スペーサー部材を転（ころ）としてもよいし、図１７に示すように、抵抗板２６、８６（不図示）、１３０、１４２、及び底部１１６に固定されたブロック部材１５２としてもよい。図１７では、皿ネジ１５４によってブロック部材１５２が抵抗板２６、１３０、１４２、及び底部１１６に固定されている。ブロック部材１５２の配置や数は適宜決めればよい。
また、粘性層４４、９２の厚さは、抵抗板２６、８６、１３０、１４２、及び底部１１６が横移動したときに、粘性層４４、９２にせん断変形が生じる厚さであればよい。
【０１０１】
また、第１〜第３の実施形態では、基礎免震層２０にダンパー１０、７６、７８、９４、９６が設けられている例を示したが、図１８の立面図に示すように、建築物１４８の中間免震層１５０に設けてもよい。
【０１０２】
また、第１〜第３の実施形態では、下部材を基礎１２とし、上部材を上部建物１６とした例を示したが、下部材と上部材との組み合わせは上下方向に相対移動するものであればどのような構造や規模であってもよい。例えば、下部構造物と上部構造物、基礎と床スラブ、床スラブと二重床を構成する床ボード、及び吊り天井を構成する天井ボードと床スラブとしてもよい。また、下部材を床とし、上部材を精密機器が載置される載置台とする防振台を構成してもよい。
【０１０３】
以上、本発明の第１〜第３の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第１〜第３の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０、７６、７８、９４、９６ ダンパー
１２ 基礎（下部材）
１６ 上部建物（上部材）
１８、１４８ 建築物
２０ 基礎免震層（免震層）
２４ 傾斜部材
２６ 抵抗板
４２、６４ 角度変化防止手段
４４ 粘性層
６６ 移動部材
６８ ピン部材
９８ 傾斜部（傾斜部材）
１００ 抵抗部（抵抗部材）
１２０、１２６ 連動手段
１３２ 床スラブ（下部材、上部材）
１３４ 床ボード（上部材）
１３８ 天井ボード（下部材）
１５０ 中間免震層（免震層）
θ 傾斜角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に相対移動する下部材と上部材との間に設けられるダンパーにおいて、
前記下部材と前記上部材との間に斜めに配置され上端部の上下移動を下端部の横移動に変える傾斜部材と、
前記傾斜部材の下端部に設けられる抵抗板と、
前記抵抗板の横移動に伴って生じるせん断変形によって粘性抵抗を前記抵抗板に与える粘性層と、
を有するダンパー。
【請求項２】
水平面に対する前記傾斜部材の傾斜角度は４５度よりも大きい請求項１に記載のダンパー。
【請求項３】
前記下部材と前記上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する前記傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐ角度変化防止手段を有する請求項１又は２に記載のダンパー。
【請求項４】
前記角度変化防止手段は、前記傾斜部材の上端部に設けられ前記上部材の下面に接触した状態で滑り又は回転する連結部を有する請求項３に記載のダンパー。
【請求項５】
前記角度変化防止手段は、
前記上部材に設けられ横移動可能な移動部材と、
前記移動部材に前記傾斜部材の上端部を回転可能に連結するピン部材と、
を有する請求項３に記載のダンパー。
【請求項６】
前記角度変化防止手段は、前記上部材と共に前記抵抗板を横移動させる連動手段を有する請求項３に記載のダンパー。
【請求項７】
前記傾斜部材と前記抵抗板とは、板材を折り曲げて一体に形成されている請求項１〜６の何れか１項に記載のダンパー。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載のダンパーを有する建築物。
【請求項９】
前記ダンパーは、免震層に設けられている請求項８に記載の建築物。
【請求項１】
上下方向に相対移動する下部材と上部材との間に設けられるダンパーにおいて、
前記下部材と前記上部材との間に斜めに配置され上端部の上下移動を下端部の横移動に変える傾斜部材と、
前記傾斜部材の下端部に設けられる抵抗板と、
前記抵抗板の横移動に伴って生じるせん断変形によって粘性抵抗を前記抵抗板に与える粘性層と、
を有するダンパー。
【請求項２】
水平面に対する前記傾斜部材の傾斜角度は４５度よりも大きい請求項１に記載のダンパー。
【請求項３】
前記下部材と前記上部材との横方向の相対移動に起因して生じる、水平面に対する前記傾斜部材の傾斜角度の変化を防ぐ角度変化防止手段を有する請求項１又は２に記載のダンパー。
【請求項４】
前記角度変化防止手段は、前記傾斜部材の上端部に設けられ前記上部材の下面に接触した状態で滑り又は回転する連結部を有する請求項３に記載のダンパー。
【請求項５】
前記角度変化防止手段は、
前記上部材に設けられ横移動可能な移動部材と、
前記移動部材に前記傾斜部材の上端部を回転可能に連結するピン部材と、
を有する請求項３に記載のダンパー。
【請求項６】
前記角度変化防止手段は、前記上部材と共に前記抵抗板を横移動させる連動手段を有する請求項３に記載のダンパー。
【請求項７】
前記傾斜部材と前記抵抗板とは、板材を折り曲げて一体に形成されている請求項１〜６の何れか１項に記載のダンパー。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載のダンパーを有する建築物。
【請求項９】
前記ダンパーは、免震層に設けられている請求項８に記載の建築物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−４７４５６（Ｐ２０１１−４７４５６Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９５７８３（Ｐ２００９−１９５７８３）
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]