ダンパー装置および構造物
【課題】小型軽量化が可能でかつエネルギー吸収性能に優れたダンパー装置、およびダンパー装置を備えた構造物を提供すること。
【解決手段】充填コンクリート１３および鋼管１２によって矩形芯材１４の座屈が防止され、さらに芯材突条部１７と規制凹溝部１３Ａとの凹凸嵌合により矩形芯材１４の長辺方向（Ｙ軸方向）への変形が防止される。従って、矩形芯材１４がＸ軸方向に軸変形して軸降伏後も座屈することなく変形性能が確保できるので、大きな履歴減衰の発揮によるエネルギー吸収性能に優れたダンパー装置１０が実現できる。矩形芯材１４の長辺方向における充填コンクリート１３のかぶり厚さが小さくても、芯材突条部１７および規制凹溝部１３Ａによって矩形芯材１４の変形が防止できることから、充填コンクリート１３および鋼管１２を大きくする必要がなく、ダンパー装置１０の小型化および軽量化を図ることができる。
【解決手段】充填コンクリート１３および鋼管１２によって矩形芯材１４の座屈が防止され、さらに芯材突条部１７と規制凹溝部１３Ａとの凹凸嵌合により矩形芯材１４の長辺方向（Ｙ軸方向）への変形が防止される。従って、矩形芯材１４がＸ軸方向に軸変形して軸降伏後も座屈することなく変形性能が確保できるので、大きな履歴減衰の発揮によるエネルギー吸収性能に優れたダンパー装置１０が実現できる。矩形芯材１４の長辺方向における充填コンクリート１３のかぶり厚さが小さくても、芯材突条部１７および規制凹溝部１３Ａによって矩形芯材１４の変形が防止できることから、充填コンクリート１３および鋼管１２を大きくする必要がなく、ダンパー装置１０の小型化および軽量化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダンパー装置および構造物に関し、詳しくは、建築分野や土木分野、機械分野等における構造物や工作物の振動（地震や風等に起因するものや交通振動、機械振動等）を抑制するために用いられるダンパー装置、およびダンパー装置を備えた構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物や工作物の振動を抑制することを目的とした各種のダンパー装置が広く利用されている。このようなダンパー装置の一例として、建築物における地震や風の振動エネルギーを吸収するために利用されるブレースタイプのダンパー装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のダンパー装置は、建築物において柱および梁で囲まれた矩形枠内に配置されるもので、長尺板状の鋼製中心軸力部材と、その周囲を囲んで設けられる座屈拘束用のコンクリートと、このコンクリートの外周に設けられる鋼管とを有して構成されている。そして、鋼製中心軸力部材の周面とコンクリートとの間には、付着防止皮膜が設けられており、鋼製中心軸力部材の軸変形がコンクリートで拘束されないようになっている。このようなブレースタイプのダンパー装置では、地震動を受けて建築物の各階に層間変形が生じた場合に、鋼製中心軸力部材が軸力を負担して軸降伏することで、つまり弾塑性の応力−変形関係（履歴ループ）に沿って挙動することで、履歴ループに応じたエネルギー吸収（履歴減衰）能力が発揮され、建築物における地震時や強風時の振動低減が実現可能になっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４３１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記特許文献１に記載された従来のダンパー装置では、鋼製中心軸力部材の周囲に座屈拘束用のコンクリートおよび鋼管が設けられることで、圧縮力を受けて軸変形した鋼製中心軸力部材の面外方向への座屈が防止でき、大きな変形領域においても安定した履歴減衰性能が確保できるようになっている。この際、鋼製中心軸力部材の断面積が大きい方が履歴減衰エネルギーも大きくなり、建築物における振動低減効果を向上させることができ、また、鋼製中心軸力部材の断面積や幅寸法に対してコンクリートが十分に大きな断面を有していれば、コンクリートによる座屈拘束機能が発揮できる。しかしながら、鋼製中心軸力部材の断面積を大きくすると、コンクリートの断面も大きくなり、ダンパー装置が大型化して重くなってしまうという不都合が生じる。
一方、鋼製中心軸力部材に対してコンクリートの断面を相対的に小さくすると、座屈拘束機能が十分に発揮できなくなってしまうという問題が生じる。すなわち、鋼製中心軸力部材の断面における板厚方向に関しては、コンクリートのかぶりが大きくかつ拘束面積も大きいので、座屈拘束力はさほど低下せず、コンクリートのかぶりや拘束面積が小さくなる板厚直角方向に関し、座屈拘束力の低下が顕著に現れることが本件出願人の鋭意研究によって判明した。
【０００５】
本発明の目的は、小型軽量化が可能でかつエネルギー吸収性能に優れたダンパー装置、およびダンパー装置を備えた構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のダンパー装置は、構造物において互いに相対移動が生じうる一対の対象位置の間に取り付けられ、当該相対移動に伴って減衰力を発揮するダンパー装置であって、前記一対の対象位置同士を結ぶ第１軸に沿った長尺状に形成されるとともに、前記第１軸に直交する第２軸に沿って長い一対の長辺および当該第１軸および第２軸に直交する第３軸に沿って短い一対の短辺からなる矩形断面を有した矩形芯材と、前記第１軸に沿った前記矩形芯材の両端部に結合されて前記一対の対象位置に固定される一対の固定部と、前記矩形芯材の周囲を囲んで前記第１軸と交差する方向への当該矩形芯材の座屈を規制する座屈規制手段と、前記矩形芯材と前記座屈規制手段との付着を防止して前記第１軸に沿った当該矩形芯材の軸変形を許容する付着防止手段と、前記矩形芯材の一対の長辺のうちの少なくとも一方と前記変形規制手段との間に設けられて当該矩形芯材の長辺に沿った変形を防止する変形防止手段とを備え、前記対象位置間に相対移動が生じた際に、前記付着防止手段を介して前記座屈規制手段により座屈が規制され、かつ前記変形防止手段により長辺方向への変形が規制された状態で、前記矩形芯材が前記第１軸に沿った方向に軸変形し、この軸変形に応じた減衰力が発揮されることを特徴とする。
【０００７】
以上の本発明によれば、座屈規制手段により矩形芯材の座屈変形を規制するとともに、付着防止手段を介することで矩形芯材の軸変形を拘束しないことで、矩形芯材が第１軸に沿った方向に軸変形して減衰力が発揮でき、エネルギー吸収性能の優れたダンパー装置が実現できる。特に、座屈規制手段による座屈拘束力が小さくなりやすい矩形芯材の長辺方向の変形を、変形防止手段によって防止したことで、座屈規制手段による座屈拘束力を過度に高めなくても矩形芯材の変形性能が確保でき、座屈規制手段を小型化してダンパー装置の軽量化を図ることができる。
ここで、従来のダンパー装置において、座屈規制手段を小型化すると矩形芯材の長辺方向に関する座屈拘束力が小さくなり、矩形芯材に圧縮力が作用した際に、図１１に示すように、矩形芯材１４がその断面長辺方向に変形することがある。特に、矩形芯材１４の両端の固定部１５に曲げモーメントＭが作用する場合には、矩形芯材１４が曲げ変形しやすく、このような曲げ変形が生じた状態で圧縮軸力を受けると矩形芯材１４が容易に座屈し、軸力を負担することができずにエネルギー吸収性能が極端に低下してしまう。
これに対して、本願のダンパー装置では、矩形芯材の長辺方向への変形が防止されることで、負担軸力を保持しつつ大きな軸変形領域まで安定した履歴ループを描くことができ、エネルギー吸収性能を向上させることができる。
【０００８】
この際、本発明のダンパー装置では、前記変形防止手段は、前記矩形芯材の長辺表面から突出するとともに前記第１軸に沿って延びる芯材突条部と、この芯材突条部を挿入可能に前記座屈規制手段に形成された規制凹溝部とで構成されるか、前記矩形芯材の長辺表面から凹むとともに前記第１軸に沿って延びる芯材凹溝部と、この芯材凹溝部に挿入可能に前記座屈規制手段に形成された規制突条部とで構成されるか、または前記矩形芯材の長辺表面から凹むとともに前記第１軸に沿って延びる芯材凹溝部と、この芯材凹溝部に対向して前記座屈規制手段に形成された規制凹溝部と、前記芯材凹溝部および規制凹溝部に挿入される介挿部材とで構成されていることが好ましい。
そして、前記芯材突条部を有して変形防止手段が構成される場合において、前記矩形芯材と前記芯材突条部とを合わせた断面積は、前記矩形芯材のみの断面積に対して１．７倍以下に設定され、前記芯材凹溝部を有して変形防止手段が構成される場合において、前記芯材凹溝部がない部分における前記矩形芯材の断面積は、前記矩形芯材から前記芯材凹溝部を減じた断面積に対して１．７倍以下に設定されていることが好ましい。
さらに、前記芯材突条部を有して変形防止手段が構成される場合において、前記芯材突条部の断面積は、前記矩形芯材の断面積に対して０．２倍以下に設定されていることがより好ましい。
【０００９】
このような構成によれば、芯材突条部と規制凹溝部との嵌合、芯材凹溝部と規制突条部との嵌合、または芯材凹溝部および規制凹溝部と介挿部材との嵌合のいずれかの凹凸嵌合構造により、矩形芯材の長辺方向への変形を確実に防止することができる。そして、凹凸嵌合によって変形防止手段が構成されることで、比較的簡単かつ安価にダンパー装置を製造することができる。そして、矩形芯材に芯材突条部を加えた部分の断面積が矩形芯材自体の断面積に対して１．７倍以下（望ましくは、１．５１倍以下）に設定されているので、矩形芯材に作用する軸力や軸変形に対する芯材突条部の影響を最小限に抑えることができ、軸降伏後の矩形芯材の変形性能を確保することができる。また、矩形芯材自体の断面積が矩形芯材から芯材凹溝部を減じた部分の断面積に対して１．７倍以下（望ましくは、１．５１倍以下）に設定されているので、芯材凹溝部位置での負担軸力の低下を最小限に抑え、変形性能を確保することができる。
【００１０】
また、本発明のダンパー装置では、前記変形防止手段は、前記第１軸に沿った前記矩形芯材の長手方向に連続して設けられるか、または前記矩形芯材の長手方向に沿って断続して設けられていることが好ましい。
さらに、本発明のダンパー装置では、前記矩形芯材の長手方向に沿って断続して設けられる前記変形防止手段は、少なくとも前記座屈規制手段の長手方向両端部までの位置を含んで設けられていることが好ましい。
さらに、本発明のダンパー装置では、前記変形防止手段は、前記座屈規制手段の長手方向両端部から当該座屈規制手段の長さ寸法の１／４だけ入った位置まで設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、座屈規制手段の端部から座屈規制手段の長さ寸法の１／４だけ入った位置、すなわち前述の図１１のように、矩形芯材の両端の固定部に曲げモーメントＭが作用した場合に矩形芯材の曲げ変形が大きくなる位置において、矩形芯材の変形を効率的に防止することができる。従って、構造物の対象位置に固定した設置状態における矩形芯材の座屈を確実に防止して、変形性能を確保することができる。
【００１１】
さらに、本発明のダンパー装置では、前記変形防止手段は、前記矩形芯材の長辺における前記第２軸に沿った複数箇所に設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、矩形芯材の長辺における複数箇所に分散して変形防止手段を設けることで、１箇所当たりの応力を低減させることができ、座屈規制手段をより一層小型化することができ、ダンパー装置の小型軽量化を促進させることができる。また、矩形芯材の長手方向における適宜な位置において、複数の変形防止手段を並列して設けることで、重点的に矩形芯材の変形防止が実現できる。
【００１２】
また、本発明のダンパー装置では、前記矩形芯材は、普通鋼材よりも降伏点強度が低い鋼材から形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、矩形芯材に降伏点強度が低い鋼材、つまり低降伏点鋼（軟鋼、極軟鋼）を用いれば、小さな変形で軸降伏させるとともに、大変形領域まで安定した変形性能が確保でき、エネルギー吸収性能を一層高めることができる。
【００１３】
また、本発明のダンパー装置では、前記座屈規制手段は、その内部に前記矩形芯材を収容可能な鋼管と、この鋼管内部に充填されたコンクリートまたはモルタルとを有して構成されていることが好ましい。
このような構成によれば、鋼管と、この鋼管に充填するコンクリートやモルタルで座屈規制手段を構成することで、比較的容易かつ安価にダンパー装置を製造することができる。
【００１４】
また、本発明のダンパー装置では、前記付着防止手段は、前記矩形芯材の表面と前記座屈規制手段との間に形成された空隙であるか、または前記矩形芯材の表面および座屈規制手段の一方に貼付けられて他方と摺接するシート体であることが好ましい。
ここで、前記空隙または前記シート体の厚さ寸法は、１mm以下に設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、空隙やシート体によって矩形芯材と座屈規制手段との付着を確実に切るとともに、矩形芯材と座屈規制手段との距離が１mm以下（より好ましくは、０．５mm以下）に維持されることで、矩形芯材の座屈を確実に防止することができる。
さらに、前記付着防止手段がシート体である場合に、前記変形防止手段と前記座屈規制手段との間における前記シート体が省略されていることが好ましい。
このような構成によれば、変形防止手段と座屈規制手段との間にシート体が介在しないことで、矩形芯材の長辺方向に沿った変形防止手段の微少な移動をも座屈規制手段によって規制することができる。
【００１５】
また、本発明のダンパー装置では、前記固定部は、前記矩形芯材の端部が前記長辺方向に拡大された第１固定板部と、この第１固定板部の両面に固定されて前記第３軸に沿って突出した第２固定板部とから断面十字形に形成され、前記第２固定板部における前記一対の対象位置と反対側の端部は、前記座屈規制手段の内部に所定長さ寸法だけ挿入され、前記変形防止手段は、前記矩形芯材の長辺表面から突出するとともに前記第１軸に沿って延びる芯材突条部と、この第１突条部を挿入可能に前記座屈規制手段に形成された規制凹溝部とで構成され、前記芯材突条部と、前記座屈規制手段の内部に挿入された第２固定板部の端部とは、所定距離だけ離隔して設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、矩形芯材から突出して形成された芯材突条部と固定部の第２固定板部とを離隔させる、つまり芯材突条部と第２固定板部とを連結しないことで、第２固定板部に作用する軸力が芯材突条部に直接伝達されることを防止し、第２固定板部と矩形芯材とで伝達される軸力に対する芯材突条部の影響を低減させることができる。
【００１６】
一方、本発明の構造物は、前記いずれかのダンパー装置を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、前述と同様の作用効果を得ることができ、小型軽量化が可能でかつエネルギー吸収性能に優れたダンパー装置により、構造物の振動を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような本発明によれば、矩形芯材の座屈を効果的に防止することができ、小型軽量化が可能でかつエネルギー吸収性能に優れたダンパー装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の構造物としての建物１における骨組みの概略構成を示す側面図である。図２および図３は、建物１に用いるダンパー装置１０を示す側面図および断面図である。図４は、ダンパー装置１０のダンパー装置本体１１を示す側面図である。
図１において、建物１は、複数の柱２、柱２間に架設された各階の梁３、梁３や、梁３に支持された床、図示しない屋根や壁等を有して構成された建築物である。建物１の所定の階には、当該階における隣接する柱２の間および上下の梁３の間にブレースタイプのダンパー装置１０が設置されている。具体的には、隣接する一方（図１の右側）の柱２の柱頭部分と上階の梁３との交差部、および他方（図１の左側）の柱２の柱脚部分と当該階の梁３との交差部に、それぞれ固定された上下のブラケット４間に渡ってダンパー装置１０が取り付けられている。このようなダンパー装置１０は、建物１において平面的に偏りがなく、かつ建物１の水平各方向に適宜な数だけ配置されていればよく、また建物１の高さ方向に関しては、負担せん断力が大きくなる下層階において上層階よりも設置個数が多いことが望ましい。そして、本実施形態では、上下のブラケット４がそれぞれ対象位置であり、地震等の水平力が建物１に作用した場合に、上下階が互いに左右にずれるような相対移動（層間変位）が生じ、この相対移動に対してダンパー装置１０が減衰力を発揮するようになっている。
【００１９】
図２〜図４に示すように、ダンパー装置１０は、鋼材製で長尺状のダンパー装置本体１１と、このダンパー装置本体１１を囲んで設けられる円形の鋼管１２と、この鋼管１２の内部に充填される充填コンクリート１３とを有して構成されている。これらの鋼管１２および充填コンクリート１３によって本発明の座屈規制手段が構成されている。
ダンパー装置本体１１は、全体長尺状でかつ長方形の矩形断面を有した矩形芯材１４と、この矩形芯材１４の両端部に結合されてブラケット４に固定される一対の固定部１５とを有して形成されている。矩形芯材１４は、上下のブラケット４間を結ぶ第１軸としてのＸ軸に細長状で、かつＸ軸に直交する第２軸としてのＹ軸に沿って長い一対の長辺（幅寸法Ｂ）およびＸ軸およびＹ軸に直交する第３軸としてのＺ軸に沿って短い一対の短辺（厚さ寸法ｔ）からなる長方形板状断面を有している。このような矩形芯材１４の周面には、シート体としての絶縁材１６が貼り付けられている。この絶縁材１６は、樹脂製の面状粘着テープなどから形成されており、その外表面は、摩擦係数が小さく（滑りやすく）なっており、充填コンクリート１３と付着せず摺接可能に構成されている。すなわち、絶縁材１６によって付着防止手段が構成されている。
【００２０】
矩形芯材１４の一対の長辺両面には、図３、図４に示すように、表面からＹ軸に沿って突出するとともにＸ軸に沿って延びる芯材突条部１７が設けられている。そして、芯材突条部１７と対向する充填コンクリート１３には、芯材突条部１７を挿入して凹凸嵌合する規制凹溝部１３Ａが形成されている。そして、芯材突条部１７と規制凹溝部１３Ａとの間にも、前記シート体としての絶縁材１６が設けられており、芯材突条部１７は、規制凹溝部１３Ａに対してＸ軸方向に摺動可能で、Ｙ軸方向には移動不能に構成されている。すなわち、これらの芯材突条部１７と規制凹溝部１３Ａとによって矩形芯材１４の長辺（Ｙ軸方向）に沿った変形を防止する変形防止手段が構成されている。
【００２１】
以上のような変形防止手段の形成手順としては、矩形芯材１４と一体に芯材突条部１７を形成するとともに、これらの表面を覆って絶縁材１６を貼り付けておき、ダンパー装置本体１１を鋼管１２内部にセットしてから、充填コンクリート１３を鋼管１２内部に充填することで、芯材突条部１７と絶縁材１６を介して対向する規制凹溝部１３Ａが形成される。また、芯材突条部１７のＸ軸方向両端部には、図示しないクッション材が設けられており、規制凹溝部１３ＡのＸ軸方向両端部と芯材突条部１７との間に適宜な間隔が形成され、互いに当接しないようになっている。
【００２２】
一方、固定部１５は、矩形芯材１４の端部が長辺方向（Ｙ軸方向）に拡大された第１固定板部１５Ａと、この第１固定板部１５Ａの両面に固定されてＺ軸に沿って突出した第２固定板部１５Ｂとから断面十字形に形成され、これらの第１および第２の固定板部１５Ａ，１５Ｂがそれぞれブラケット４に添え板（スプライスプレート）を介してボルト−ナット接合されている。また、第２固定板部１５Ｂにおけるブラケット４と反対側の端部は、鋼管１２および充填コンクリート１３の内部に所定長さ寸法だけ挿入されている。すなわち、固定部１５は、ブラケット４との固定強度を確保するために矩形芯材１４よりも十分に大きな断面積を有するとともに、第２固定板部１５Ｂは、鋼管１２および充填コンクリート１３から露出した位置における矩形芯材１４の横補剛材として機能するようになっている。そして、図４に示すように、第２固定板部１５Ｂの端部と芯材突条部１７との間には、隙間１７Ａが形成され、第２固定板部１５Ｂと芯材突条部１７とが直接連結されないようになっている。
【００２３】
以上のダンパー装置本体１１では、矩形芯材１４と固定部１５とが同種、同強度の鋼材（例えば、強度が４００N/mm2 程度の普通鋼材）から形成されていてもよく、また、矩形芯材１４と固定部１５とが異種、異強度の鋼材から形成されていてもよい。例えば、矩形芯材１４は、普通鋼材と比較して強度および降伏点強度が半分程度の低降伏点鋼（極軟鋼）で形成され、一方、固定部１５が、普通鋼材や、普通鋼材よりも強度が高い高強度鋼材（例えば、強度が４９０N/mm2 程度以上の高張力鋼）で形成されていてもよい。すなわち、矩形芯材１４は、建物１に層間変位が生じた際に軸変形するとともに軸降伏することで減衰力を発揮するようになっており、このような軸変形（軸降伏）時の軸力をブラケット４を介して柱２や梁３に適正に伝達するためには、固定部１５が弾性状態であることが望ましく、従って、矩形芯材１４に比較して強度が高い鋼材で固定部１５を形成することで、ダンパー装置１０と建物１間における応力伝達機構が確保しやすくなる。
【００２４】
以上のようなダンパー装置１０では、ダンパー装置本体１１が軸変形した際に、矩形芯材１４に生じる軸力が充填コンクリート１３や鋼管１２に伝達されないため、地震等の水平力としての荷重を負担する機構としては、ダンパー装置本体１１のみが有効となる。そして、充填コンクリート１３および鋼管１２によって矩形芯材１４のＸ軸と交差する方向への変形が防止され、特に、矩形芯材１４の長辺方向（Ｙ軸方向）への変形が芯材突条部１７と規制凹溝部１３Ａとの凹凸嵌合によって防止されることから、矩形芯材１４に座屈が発生しない、あるいは発生しにくくなっている。従って、軸降伏した後の履歴ループが安定したものとなって、矩形芯材１４によって大きな履歴エネルギーが吸収される。このようなダンパー装置１０によるエネルギー吸収、すなわち減衰力が発揮されることで、建物１の水平応答（地震や風による揺れ）が低減できるようになっている。
【００２５】
なお、ダンパー装置における変形防止手段としては、前述のような構造に限らず、以下の図５〜図８に示す構造であってもよい。
図５および図６は、それぞれ本実施形態の変形例に係るダンパー装置１０のダンパー装置本体１１Ａ，１１Ｂを示す側面図である。図７は、本実施形態の変形例に係るダンパー装置１０を示す断面図であり、図８(Ａ)，(Ｂ)は、それぞれ本実施形態の他の変形例に係るダンパー装置１０Ａ，１０Ｂを示す断面図である。
【００２６】
図５において、ダンパー装置本体１１Ａは、前記ダンパー装置本体１１と同様の矩形芯材１４および固定部１５を有して構成されている。このダンパー装置本体１１Ａでは、芯材突条部１７が矩形芯材１４の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って断続して配置される点が前記ダンパー装置本体１１と相違している。すなわち、芯材突条部１７は、Ｘ軸方向に連続せずに複数（本変形例では、３つ）に分割して配置されている。そして、分割された複数の芯材突条部１７のうち、一対の芯材突条部１７は、座屈規制手段である鋼管１２および充填コンクリート１３の長手方向両端部から、その長さ寸法Ｌの１／４（Ｌ／４）だけ入った位置を含んで設けられている。この際、芯材突条部１７は、鋼管１２両端部からＬ／４だけ入った位置を含んで、少なくとも長手方向外側に位置することが望ましい。このような位置に芯材突条部１７を配置することで、前述の図１１で説明したように、矩形芯材１４に曲げモーメントＭが作用した際に変形しやすい位置（Ｌ／４位置）の曲げ変形をより有効に規制でき、ダンパー装置１０のエネルギー吸収性能を向上可能になっている。
【００２７】
図６において、ダンパー装置本体１１Ｂは、前記ダンパー装置本体１１と同様の矩形芯材１４および固定部１５を有して構成されている。このダンパー装置本体１１Ｂでは、芯材突条部１７が矩形芯材１４の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って連続し、かつ矩形芯材１４の長辺（Ｙ軸方向）に沿った複数本（本変形例では、２本）が配置される点が前記ダンパー装置本体１１，１１Ａと相違している。すなわち、芯材突条部１７は、矩形芯材１４の片面当たり２本がＸ軸に沿って互いに平行に配置されている。そして、２本の芯材突条部１７の端部は、第２固定板部１５Ｂから離隔して設けられ、第２固定板部１５Ｂと連結されていない。このように複数の芯材突条部１７を配置することで、各芯材突条部１７における応力を低減しつつ、矩形芯材１４の長辺に沿った変形を有効に規制できるので、ダンパー装置１０のエネルギー吸収性能を向上可能になっている。
【００２８】
図７に示すダンパー装置１０は、図３に示したダンパー装置１０と比較して、変形防止手段である芯材突条部１７と、座屈規制手段である充填コンクリート１３との間において、前記シート体としての絶縁材１６が省略されている点が相違している。すなわち、図７に示すダンパー装置１０では、矩形芯材１４と充填コンクリート１３とは、それらの間に設けられた絶縁材１６によって互いの付着が切られているものの、芯材突条部１７と充填コンクリート１３とは、互いに直接摺接するように構成されている。
【００２９】
図８(Ａ)，(Ｂ)に示すダンパー装置１０Ａ，１０Ｂでは、前記ダンパー装置１０における芯材突条部１７および規制凹溝部１３Ａと構成の相違した変形防止手段が設けられている。
図８(Ａ)に示すダンパー装置１０Ａにおいて、矩形芯材１４の一対の長辺両面には、表面から凹むとともにＸ軸に沿って延びる芯材凹溝部１８が設けられ、芯材凹溝部１８と対向する充填コンクリート１３には、芯材凹溝部１８に挿入されて凹凸嵌合する規制突条部１３Ｂが形成されている。そして、芯材凹溝部１８は、規制突条部１３Ｂに対してＸ軸方向に摺動可能で、Ｙ軸方向には移動不能に構成されている。すなわち、これらの芯材凹溝部１８と規制突条部１３Ｂとによって矩形芯材１４の長辺（Ｙ軸方向）に沿った変形を防止する変形防止手段が構成されている。
【００３０】
図８(Ｂ)に示すダンパー装置１０Ａにおいて、矩形芯材１４の一対の長辺両面には、表面から凹むとともにＸ軸に沿って延びる芯材凹溝部１８が設けられ、芯材凹溝部１８と対向する充填コンクリート１３には、規制凹溝部１３Ａが形成され、これらの芯材凹溝部１８および規制凹溝部１３Ａには、介挿部材１９が挿入されて凹凸嵌合するように構成されている。そして、介挿部材１９は、芯材凹溝部１８および規制凹溝部１３Ａに対してＸ軸方向に摺動可能で、Ｙ軸方向には移動不能に構成されている。すなわち、これらの芯材凹溝部１８と規制凹溝部１３Ａと介挿部材１９とによって矩形芯材１４の長辺（Ｙ軸方向）に沿った変形を防止する変形防止手段が構成されている。ここで、芯材凹溝部１８の断面積（断面の欠損面積）は、前述の図８(Ａ)における芯材凹溝部１８と同様に設定されている。
【００３１】
以上のダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂにおいて、ダンパー装置本体１１の矩形芯材１４の断面積は、以下のように設定されている。
すなわち、図９に示すダンパー装置１０のダンパー装置本体１１のように、矩形芯材１４の両面に芯材突条部１７を突出させて設けた場合において、矩形芯材１４と芯材突条部１７とを合わせた断面積は、矩形芯材１４のみの断面積に対して１．７倍以下に設定されている。つまり、矩形芯材１４自体の断面積（Ｂ×ｔ）で決まるダンパー装置本体１１の最小断面積Ａ0 に対し、芯材突条部１７位置における矩形芯材１４および芯材突条部１７を合わせたダンパー装置本体１１の最大断面積Ａ1 が、１．７倍以下（望ましくは、１．５１倍以下）になるように、芯材突条部１７の大きさが設定されている。
また、図１０に示すダンパー装置１０Ａ，１０Ｂのダンパー装置本体１１のように、矩形芯材１４の両面に芯材凹溝部１８を設けた場合において、芯材凹溝部１８がない部分における矩形芯材１４の断面積（Ｂ×ｔ）は、この矩形芯材１４の断面積から芯材凹溝部１８を減じた断面積に対して１．７倍以下に設定されている。つまり、芯材凹溝部１８位置におけるダンパー装置本体１１の最小断面積Ａ0 に対し、矩形芯材１４自体の断面積（Ｂ×ｔ）で決まるダンパー装置本体１１の最大断面積Ａ1 が、１．７倍以下（望ましくは、１．５１倍以下）になるように、芯材凹溝部１８の大きさが設定されている。
【００３２】
このようなダンパー装置本体１１の最小断面積Ａ0 と最大断面積Ａ1 との断面積比は、以下の表１に基づき、最小断面積Ａ0 部分が引張強度（Ｔs ）に達する以前に、最大断面積Ａ1 部分が降伏応力度（σy ）に達して降伏するように設定されている。すなわち、矩形芯材１４の鋼材として、ＳＮ４００材やＳＳ４００材を用いた場合には、引張強度と降伏応力度との比（強度比Ｔs／σy）が１．７０となることから、最小断面積Ａ0 部分に対する最大断面積Ａ1 部分の断面積比を１．７以下とする必要がある。ただし、矩形芯材１４の鋼材として、ＳＮ４９０材やＳＭ４９０材を用いた場合には、最小断面積Ａ0 部分に対する最大断面積Ａ1 部分の断面積比を１．５１以下とする必要があり、さらに、ＳＭ５２０材を用いた場合には、断面積比を１．４６以下、ＬＹＰ２２５材を用いた場合には、断面積比を１．３３）とする必要がある。従って、ダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂの矩形芯材１４として用いる鋼材に応じて、最小断面積Ａ0 部分に対する最大断面積Ａ1 部分の断面積比を所定値以下に設定することで、ダンパー装置本体１１の変形性能が確保できるようになっている。
【００３３】
【表１】
【００３４】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）すなわち、充填コンクリート１３および鋼管１２によって矩形芯材１４のＸ軸方向以外の方向への変形が防止され、変形防止手段によって矩形芯材１４の長辺方向（Ｙ軸方向）への変形が防止される。従って、矩形芯材１４がＸ軸方向に軸変形して軸降伏後も座屈することなく変形性能が確保できるので、大きな履歴減衰の発揮によるエネルギー吸収性能に優れたダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂが実現できる。
【００３５】
（２）そして、矩形芯材１４の長辺方向における充填コンクリート１３のかぶり厚さが小さくても、変形防止手段によって矩形芯材１４の変形が防止できることから、充填コンクリート１３および鋼管１２を大きくする必要がなく、ダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂの小型化および軽量化を図ることができる。
【００３６】
（３）また、矩形芯材１４の断面積（Ｂ×ｔ）に対して芯材突条部１７を合わせた断面積の比、または芯材凹溝部１８を形成した部分の断面積に対して矩形芯材１４の断面積（Ｂ×ｔ）の比を、１．７倍（望ましくは、１．５１倍）以下に設定したことで、矩形芯材１４の軸変形や軸降伏に対する芯材突条部１７や芯材凹溝部１８の影響を低減させることができ、ダンパー装置本体１１の変形性能が確保できる。
【００３７】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態においては、建物１の所定階の上下に渡りブラケット４を介してダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂを設置したが、このような設置構造に限らず、例えば、複数階に渡って設置してもよい。また、ブレース形式で設置するものに限らず、対象位置間に生じる相対変位に対して矩形芯材１４が軸変形可能であれば任意の取り付け構造が採用可能である。
【００３８】
また、ダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂを設置する構造物としては、建物１に限らず、土木構造物や工作物、機械基礎などであってもよく、ダンパー装置による振動抑制が期待できるものであれば、特に対象が限定されるものではない。
また、前記実施形態のダンパー装置１０では、矩形芯材１４と芯材突条部１７とが一体形成されていたが、別体の芯材突条部１７が矩形芯材１４の長辺表面に溶接等によって固定されていてもよい。
【００３９】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る構造物の概略構成を示す側面図である。
【図２】前記構造物に用いるダンパー装置を示す側面図である。
【図３】前記ダンパー装置を示す断面図である。
【図４】前記ダンパー装置のダンパー装置本体を示す側面図である。
【図５】前記ダンパー装置本体の変形例を示す側面図である。
【図６】前記ダンパー装置本体の変形例を示す側面図である。
【図７】前記ダンパー装置の変形例を示す断面図である。
【図８】前記ダンパー装置の他の変形例を示す断面図である。
【図９】前記実施形態のダンパー装置本体を示す断面図である。
【図１０】前記変形例のダンパー装置本体を示す断面図である。
【図１１】従来のダンパー装置の作用を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…構造物としての建物、４…対象位置としてのブラケット、１０，１０Ａ，１０Ｂ…ダンパー装置、１２…座屈規制手段としての鋼管、１３…座屈規制手段としての充填コンクリート、１３Ａ…規制凹溝部、１３Ｂ…規制突条部、１４…矩形芯材、１５…固定部、１６…付着防止手段としての絶縁材（シート体）、１７…芯材突条部、１７Ａ…隙間、１８…芯材凹溝部、１９…介挿部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダンパー装置および構造物に関し、詳しくは、建築分野や土木分野、機械分野等における構造物や工作物の振動（地震や風等に起因するものや交通振動、機械振動等）を抑制するために用いられるダンパー装置、およびダンパー装置を備えた構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物や工作物の振動を抑制することを目的とした各種のダンパー装置が広く利用されている。このようなダンパー装置の一例として、建築物における地震や風の振動エネルギーを吸収するために利用されるブレースタイプのダンパー装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のダンパー装置は、建築物において柱および梁で囲まれた矩形枠内に配置されるもので、長尺板状の鋼製中心軸力部材と、その周囲を囲んで設けられる座屈拘束用のコンクリートと、このコンクリートの外周に設けられる鋼管とを有して構成されている。そして、鋼製中心軸力部材の周面とコンクリートとの間には、付着防止皮膜が設けられており、鋼製中心軸力部材の軸変形がコンクリートで拘束されないようになっている。このようなブレースタイプのダンパー装置では、地震動を受けて建築物の各階に層間変形が生じた場合に、鋼製中心軸力部材が軸力を負担して軸降伏することで、つまり弾塑性の応力−変形関係（履歴ループ）に沿って挙動することで、履歴ループに応じたエネルギー吸収（履歴減衰）能力が発揮され、建築物における地震時や強風時の振動低減が実現可能になっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４３１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記特許文献１に記載された従来のダンパー装置では、鋼製中心軸力部材の周囲に座屈拘束用のコンクリートおよび鋼管が設けられることで、圧縮力を受けて軸変形した鋼製中心軸力部材の面外方向への座屈が防止でき、大きな変形領域においても安定した履歴減衰性能が確保できるようになっている。この際、鋼製中心軸力部材の断面積が大きい方が履歴減衰エネルギーも大きくなり、建築物における振動低減効果を向上させることができ、また、鋼製中心軸力部材の断面積や幅寸法に対してコンクリートが十分に大きな断面を有していれば、コンクリートによる座屈拘束機能が発揮できる。しかしながら、鋼製中心軸力部材の断面積を大きくすると、コンクリートの断面も大きくなり、ダンパー装置が大型化して重くなってしまうという不都合が生じる。
一方、鋼製中心軸力部材に対してコンクリートの断面を相対的に小さくすると、座屈拘束機能が十分に発揮できなくなってしまうという問題が生じる。すなわち、鋼製中心軸力部材の断面における板厚方向に関しては、コンクリートのかぶりが大きくかつ拘束面積も大きいので、座屈拘束力はさほど低下せず、コンクリートのかぶりや拘束面積が小さくなる板厚直角方向に関し、座屈拘束力の低下が顕著に現れることが本件出願人の鋭意研究によって判明した。
【０００５】
本発明の目的は、小型軽量化が可能でかつエネルギー吸収性能に優れたダンパー装置、およびダンパー装置を備えた構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のダンパー装置は、構造物において互いに相対移動が生じうる一対の対象位置の間に取り付けられ、当該相対移動に伴って減衰力を発揮するダンパー装置であって、前記一対の対象位置同士を結ぶ第１軸に沿った長尺状に形成されるとともに、前記第１軸に直交する第２軸に沿って長い一対の長辺および当該第１軸および第２軸に直交する第３軸に沿って短い一対の短辺からなる矩形断面を有した矩形芯材と、前記第１軸に沿った前記矩形芯材の両端部に結合されて前記一対の対象位置に固定される一対の固定部と、前記矩形芯材の周囲を囲んで前記第１軸と交差する方向への当該矩形芯材の座屈を規制する座屈規制手段と、前記矩形芯材と前記座屈規制手段との付着を防止して前記第１軸に沿った当該矩形芯材の軸変形を許容する付着防止手段と、前記矩形芯材の一対の長辺のうちの少なくとも一方と前記変形規制手段との間に設けられて当該矩形芯材の長辺に沿った変形を防止する変形防止手段とを備え、前記対象位置間に相対移動が生じた際に、前記付着防止手段を介して前記座屈規制手段により座屈が規制され、かつ前記変形防止手段により長辺方向への変形が規制された状態で、前記矩形芯材が前記第１軸に沿った方向に軸変形し、この軸変形に応じた減衰力が発揮されることを特徴とする。
【０００７】
以上の本発明によれば、座屈規制手段により矩形芯材の座屈変形を規制するとともに、付着防止手段を介することで矩形芯材の軸変形を拘束しないことで、矩形芯材が第１軸に沿った方向に軸変形して減衰力が発揮でき、エネルギー吸収性能の優れたダンパー装置が実現できる。特に、座屈規制手段による座屈拘束力が小さくなりやすい矩形芯材の長辺方向の変形を、変形防止手段によって防止したことで、座屈規制手段による座屈拘束力を過度に高めなくても矩形芯材の変形性能が確保でき、座屈規制手段を小型化してダンパー装置の軽量化を図ることができる。
ここで、従来のダンパー装置において、座屈規制手段を小型化すると矩形芯材の長辺方向に関する座屈拘束力が小さくなり、矩形芯材に圧縮力が作用した際に、図１１に示すように、矩形芯材１４がその断面長辺方向に変形することがある。特に、矩形芯材１４の両端の固定部１５に曲げモーメントＭが作用する場合には、矩形芯材１４が曲げ変形しやすく、このような曲げ変形が生じた状態で圧縮軸力を受けると矩形芯材１４が容易に座屈し、軸力を負担することができずにエネルギー吸収性能が極端に低下してしまう。
これに対して、本願のダンパー装置では、矩形芯材の長辺方向への変形が防止されることで、負担軸力を保持しつつ大きな軸変形領域まで安定した履歴ループを描くことができ、エネルギー吸収性能を向上させることができる。
【０００８】
この際、本発明のダンパー装置では、前記変形防止手段は、前記矩形芯材の長辺表面から突出するとともに前記第１軸に沿って延びる芯材突条部と、この芯材突条部を挿入可能に前記座屈規制手段に形成された規制凹溝部とで構成されるか、前記矩形芯材の長辺表面から凹むとともに前記第１軸に沿って延びる芯材凹溝部と、この芯材凹溝部に挿入可能に前記座屈規制手段に形成された規制突条部とで構成されるか、または前記矩形芯材の長辺表面から凹むとともに前記第１軸に沿って延びる芯材凹溝部と、この芯材凹溝部に対向して前記座屈規制手段に形成された規制凹溝部と、前記芯材凹溝部および規制凹溝部に挿入される介挿部材とで構成されていることが好ましい。
そして、前記芯材突条部を有して変形防止手段が構成される場合において、前記矩形芯材と前記芯材突条部とを合わせた断面積は、前記矩形芯材のみの断面積に対して１．７倍以下に設定され、前記芯材凹溝部を有して変形防止手段が構成される場合において、前記芯材凹溝部がない部分における前記矩形芯材の断面積は、前記矩形芯材から前記芯材凹溝部を減じた断面積に対して１．７倍以下に設定されていることが好ましい。
さらに、前記芯材突条部を有して変形防止手段が構成される場合において、前記芯材突条部の断面積は、前記矩形芯材の断面積に対して０．２倍以下に設定されていることがより好ましい。
【０００９】
このような構成によれば、芯材突条部と規制凹溝部との嵌合、芯材凹溝部と規制突条部との嵌合、または芯材凹溝部および規制凹溝部と介挿部材との嵌合のいずれかの凹凸嵌合構造により、矩形芯材の長辺方向への変形を確実に防止することができる。そして、凹凸嵌合によって変形防止手段が構成されることで、比較的簡単かつ安価にダンパー装置を製造することができる。そして、矩形芯材に芯材突条部を加えた部分の断面積が矩形芯材自体の断面積に対して１．７倍以下（望ましくは、１．５１倍以下）に設定されているので、矩形芯材に作用する軸力や軸変形に対する芯材突条部の影響を最小限に抑えることができ、軸降伏後の矩形芯材の変形性能を確保することができる。また、矩形芯材自体の断面積が矩形芯材から芯材凹溝部を減じた部分の断面積に対して１．７倍以下（望ましくは、１．５１倍以下）に設定されているので、芯材凹溝部位置での負担軸力の低下を最小限に抑え、変形性能を確保することができる。
【００１０】
また、本発明のダンパー装置では、前記変形防止手段は、前記第１軸に沿った前記矩形芯材の長手方向に連続して設けられるか、または前記矩形芯材の長手方向に沿って断続して設けられていることが好ましい。
さらに、本発明のダンパー装置では、前記矩形芯材の長手方向に沿って断続して設けられる前記変形防止手段は、少なくとも前記座屈規制手段の長手方向両端部までの位置を含んで設けられていることが好ましい。
さらに、本発明のダンパー装置では、前記変形防止手段は、前記座屈規制手段の長手方向両端部から当該座屈規制手段の長さ寸法の１／４だけ入った位置まで設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、座屈規制手段の端部から座屈規制手段の長さ寸法の１／４だけ入った位置、すなわち前述の図１１のように、矩形芯材の両端の固定部に曲げモーメントＭが作用した場合に矩形芯材の曲げ変形が大きくなる位置において、矩形芯材の変形を効率的に防止することができる。従って、構造物の対象位置に固定した設置状態における矩形芯材の座屈を確実に防止して、変形性能を確保することができる。
【００１１】
さらに、本発明のダンパー装置では、前記変形防止手段は、前記矩形芯材の長辺における前記第２軸に沿った複数箇所に設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、矩形芯材の長辺における複数箇所に分散して変形防止手段を設けることで、１箇所当たりの応力を低減させることができ、座屈規制手段をより一層小型化することができ、ダンパー装置の小型軽量化を促進させることができる。また、矩形芯材の長手方向における適宜な位置において、複数の変形防止手段を並列して設けることで、重点的に矩形芯材の変形防止が実現できる。
【００１２】
また、本発明のダンパー装置では、前記矩形芯材は、普通鋼材よりも降伏点強度が低い鋼材から形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、矩形芯材に降伏点強度が低い鋼材、つまり低降伏点鋼（軟鋼、極軟鋼）を用いれば、小さな変形で軸降伏させるとともに、大変形領域まで安定した変形性能が確保でき、エネルギー吸収性能を一層高めることができる。
【００１３】
また、本発明のダンパー装置では、前記座屈規制手段は、その内部に前記矩形芯材を収容可能な鋼管と、この鋼管内部に充填されたコンクリートまたはモルタルとを有して構成されていることが好ましい。
このような構成によれば、鋼管と、この鋼管に充填するコンクリートやモルタルで座屈規制手段を構成することで、比較的容易かつ安価にダンパー装置を製造することができる。
【００１４】
また、本発明のダンパー装置では、前記付着防止手段は、前記矩形芯材の表面と前記座屈規制手段との間に形成された空隙であるか、または前記矩形芯材の表面および座屈規制手段の一方に貼付けられて他方と摺接するシート体であることが好ましい。
ここで、前記空隙または前記シート体の厚さ寸法は、１mm以下に設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、空隙やシート体によって矩形芯材と座屈規制手段との付着を確実に切るとともに、矩形芯材と座屈規制手段との距離が１mm以下（より好ましくは、０．５mm以下）に維持されることで、矩形芯材の座屈を確実に防止することができる。
さらに、前記付着防止手段がシート体である場合に、前記変形防止手段と前記座屈規制手段との間における前記シート体が省略されていることが好ましい。
このような構成によれば、変形防止手段と座屈規制手段との間にシート体が介在しないことで、矩形芯材の長辺方向に沿った変形防止手段の微少な移動をも座屈規制手段によって規制することができる。
【００１５】
また、本発明のダンパー装置では、前記固定部は、前記矩形芯材の端部が前記長辺方向に拡大された第１固定板部と、この第１固定板部の両面に固定されて前記第３軸に沿って突出した第２固定板部とから断面十字形に形成され、前記第２固定板部における前記一対の対象位置と反対側の端部は、前記座屈規制手段の内部に所定長さ寸法だけ挿入され、前記変形防止手段は、前記矩形芯材の長辺表面から突出するとともに前記第１軸に沿って延びる芯材突条部と、この第１突条部を挿入可能に前記座屈規制手段に形成された規制凹溝部とで構成され、前記芯材突条部と、前記座屈規制手段の内部に挿入された第２固定板部の端部とは、所定距離だけ離隔して設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、矩形芯材から突出して形成された芯材突条部と固定部の第２固定板部とを離隔させる、つまり芯材突条部と第２固定板部とを連結しないことで、第２固定板部に作用する軸力が芯材突条部に直接伝達されることを防止し、第２固定板部と矩形芯材とで伝達される軸力に対する芯材突条部の影響を低減させることができる。
【００１６】
一方、本発明の構造物は、前記いずれかのダンパー装置を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、前述と同様の作用効果を得ることができ、小型軽量化が可能でかつエネルギー吸収性能に優れたダンパー装置により、構造物の振動を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような本発明によれば、矩形芯材の座屈を効果的に防止することができ、小型軽量化が可能でかつエネルギー吸収性能に優れたダンパー装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の構造物としての建物１における骨組みの概略構成を示す側面図である。図２および図３は、建物１に用いるダンパー装置１０を示す側面図および断面図である。図４は、ダンパー装置１０のダンパー装置本体１１を示す側面図である。
図１において、建物１は、複数の柱２、柱２間に架設された各階の梁３、梁３や、梁３に支持された床、図示しない屋根や壁等を有して構成された建築物である。建物１の所定の階には、当該階における隣接する柱２の間および上下の梁３の間にブレースタイプのダンパー装置１０が設置されている。具体的には、隣接する一方（図１の右側）の柱２の柱頭部分と上階の梁３との交差部、および他方（図１の左側）の柱２の柱脚部分と当該階の梁３との交差部に、それぞれ固定された上下のブラケット４間に渡ってダンパー装置１０が取り付けられている。このようなダンパー装置１０は、建物１において平面的に偏りがなく、かつ建物１の水平各方向に適宜な数だけ配置されていればよく、また建物１の高さ方向に関しては、負担せん断力が大きくなる下層階において上層階よりも設置個数が多いことが望ましい。そして、本実施形態では、上下のブラケット４がそれぞれ対象位置であり、地震等の水平力が建物１に作用した場合に、上下階が互いに左右にずれるような相対移動（層間変位）が生じ、この相対移動に対してダンパー装置１０が減衰力を発揮するようになっている。
【００１９】
図２〜図４に示すように、ダンパー装置１０は、鋼材製で長尺状のダンパー装置本体１１と、このダンパー装置本体１１を囲んで設けられる円形の鋼管１２と、この鋼管１２の内部に充填される充填コンクリート１３とを有して構成されている。これらの鋼管１２および充填コンクリート１３によって本発明の座屈規制手段が構成されている。
ダンパー装置本体１１は、全体長尺状でかつ長方形の矩形断面を有した矩形芯材１４と、この矩形芯材１４の両端部に結合されてブラケット４に固定される一対の固定部１５とを有して形成されている。矩形芯材１４は、上下のブラケット４間を結ぶ第１軸としてのＸ軸に細長状で、かつＸ軸に直交する第２軸としてのＹ軸に沿って長い一対の長辺（幅寸法Ｂ）およびＸ軸およびＹ軸に直交する第３軸としてのＺ軸に沿って短い一対の短辺（厚さ寸法ｔ）からなる長方形板状断面を有している。このような矩形芯材１４の周面には、シート体としての絶縁材１６が貼り付けられている。この絶縁材１６は、樹脂製の面状粘着テープなどから形成されており、その外表面は、摩擦係数が小さく（滑りやすく）なっており、充填コンクリート１３と付着せず摺接可能に構成されている。すなわち、絶縁材１６によって付着防止手段が構成されている。
【００２０】
矩形芯材１４の一対の長辺両面には、図３、図４に示すように、表面からＹ軸に沿って突出するとともにＸ軸に沿って延びる芯材突条部１７が設けられている。そして、芯材突条部１７と対向する充填コンクリート１３には、芯材突条部１７を挿入して凹凸嵌合する規制凹溝部１３Ａが形成されている。そして、芯材突条部１７と規制凹溝部１３Ａとの間にも、前記シート体としての絶縁材１６が設けられており、芯材突条部１７は、規制凹溝部１３Ａに対してＸ軸方向に摺動可能で、Ｙ軸方向には移動不能に構成されている。すなわち、これらの芯材突条部１７と規制凹溝部１３Ａとによって矩形芯材１４の長辺（Ｙ軸方向）に沿った変形を防止する変形防止手段が構成されている。
【００２１】
以上のような変形防止手段の形成手順としては、矩形芯材１４と一体に芯材突条部１７を形成するとともに、これらの表面を覆って絶縁材１６を貼り付けておき、ダンパー装置本体１１を鋼管１２内部にセットしてから、充填コンクリート１３を鋼管１２内部に充填することで、芯材突条部１７と絶縁材１６を介して対向する規制凹溝部１３Ａが形成される。また、芯材突条部１７のＸ軸方向両端部には、図示しないクッション材が設けられており、規制凹溝部１３ＡのＸ軸方向両端部と芯材突条部１７との間に適宜な間隔が形成され、互いに当接しないようになっている。
【００２２】
一方、固定部１５は、矩形芯材１４の端部が長辺方向（Ｙ軸方向）に拡大された第１固定板部１５Ａと、この第１固定板部１５Ａの両面に固定されてＺ軸に沿って突出した第２固定板部１５Ｂとから断面十字形に形成され、これらの第１および第２の固定板部１５Ａ，１５Ｂがそれぞれブラケット４に添え板（スプライスプレート）を介してボルト−ナット接合されている。また、第２固定板部１５Ｂにおけるブラケット４と反対側の端部は、鋼管１２および充填コンクリート１３の内部に所定長さ寸法だけ挿入されている。すなわち、固定部１５は、ブラケット４との固定強度を確保するために矩形芯材１４よりも十分に大きな断面積を有するとともに、第２固定板部１５Ｂは、鋼管１２および充填コンクリート１３から露出した位置における矩形芯材１４の横補剛材として機能するようになっている。そして、図４に示すように、第２固定板部１５Ｂの端部と芯材突条部１７との間には、隙間１７Ａが形成され、第２固定板部１５Ｂと芯材突条部１７とが直接連結されないようになっている。
【００２３】
以上のダンパー装置本体１１では、矩形芯材１４と固定部１５とが同種、同強度の鋼材（例えば、強度が４００N/mm2 程度の普通鋼材）から形成されていてもよく、また、矩形芯材１４と固定部１５とが異種、異強度の鋼材から形成されていてもよい。例えば、矩形芯材１４は、普通鋼材と比較して強度および降伏点強度が半分程度の低降伏点鋼（極軟鋼）で形成され、一方、固定部１５が、普通鋼材や、普通鋼材よりも強度が高い高強度鋼材（例えば、強度が４９０N/mm2 程度以上の高張力鋼）で形成されていてもよい。すなわち、矩形芯材１４は、建物１に層間変位が生じた際に軸変形するとともに軸降伏することで減衰力を発揮するようになっており、このような軸変形（軸降伏）時の軸力をブラケット４を介して柱２や梁３に適正に伝達するためには、固定部１５が弾性状態であることが望ましく、従って、矩形芯材１４に比較して強度が高い鋼材で固定部１５を形成することで、ダンパー装置１０と建物１間における応力伝達機構が確保しやすくなる。
【００２４】
以上のようなダンパー装置１０では、ダンパー装置本体１１が軸変形した際に、矩形芯材１４に生じる軸力が充填コンクリート１３や鋼管１２に伝達されないため、地震等の水平力としての荷重を負担する機構としては、ダンパー装置本体１１のみが有効となる。そして、充填コンクリート１３および鋼管１２によって矩形芯材１４のＸ軸と交差する方向への変形が防止され、特に、矩形芯材１４の長辺方向（Ｙ軸方向）への変形が芯材突条部１７と規制凹溝部１３Ａとの凹凸嵌合によって防止されることから、矩形芯材１４に座屈が発生しない、あるいは発生しにくくなっている。従って、軸降伏した後の履歴ループが安定したものとなって、矩形芯材１４によって大きな履歴エネルギーが吸収される。このようなダンパー装置１０によるエネルギー吸収、すなわち減衰力が発揮されることで、建物１の水平応答（地震や風による揺れ）が低減できるようになっている。
【００２５】
なお、ダンパー装置における変形防止手段としては、前述のような構造に限らず、以下の図５〜図８に示す構造であってもよい。
図５および図６は、それぞれ本実施形態の変形例に係るダンパー装置１０のダンパー装置本体１１Ａ，１１Ｂを示す側面図である。図７は、本実施形態の変形例に係るダンパー装置１０を示す断面図であり、図８(Ａ)，(Ｂ)は、それぞれ本実施形態の他の変形例に係るダンパー装置１０Ａ，１０Ｂを示す断面図である。
【００２６】
図５において、ダンパー装置本体１１Ａは、前記ダンパー装置本体１１と同様の矩形芯材１４および固定部１５を有して構成されている。このダンパー装置本体１１Ａでは、芯材突条部１７が矩形芯材１４の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って断続して配置される点が前記ダンパー装置本体１１と相違している。すなわち、芯材突条部１７は、Ｘ軸方向に連続せずに複数（本変形例では、３つ）に分割して配置されている。そして、分割された複数の芯材突条部１７のうち、一対の芯材突条部１７は、座屈規制手段である鋼管１２および充填コンクリート１３の長手方向両端部から、その長さ寸法Ｌの１／４（Ｌ／４）だけ入った位置を含んで設けられている。この際、芯材突条部１７は、鋼管１２両端部からＬ／４だけ入った位置を含んで、少なくとも長手方向外側に位置することが望ましい。このような位置に芯材突条部１７を配置することで、前述の図１１で説明したように、矩形芯材１４に曲げモーメントＭが作用した際に変形しやすい位置（Ｌ／４位置）の曲げ変形をより有効に規制でき、ダンパー装置１０のエネルギー吸収性能を向上可能になっている。
【００２７】
図６において、ダンパー装置本体１１Ｂは、前記ダンパー装置本体１１と同様の矩形芯材１４および固定部１５を有して構成されている。このダンパー装置本体１１Ｂでは、芯材突条部１７が矩形芯材１４の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って連続し、かつ矩形芯材１４の長辺（Ｙ軸方向）に沿った複数本（本変形例では、２本）が配置される点が前記ダンパー装置本体１１，１１Ａと相違している。すなわち、芯材突条部１７は、矩形芯材１４の片面当たり２本がＸ軸に沿って互いに平行に配置されている。そして、２本の芯材突条部１７の端部は、第２固定板部１５Ｂから離隔して設けられ、第２固定板部１５Ｂと連結されていない。このように複数の芯材突条部１７を配置することで、各芯材突条部１７における応力を低減しつつ、矩形芯材１４の長辺に沿った変形を有効に規制できるので、ダンパー装置１０のエネルギー吸収性能を向上可能になっている。
【００２８】
図７に示すダンパー装置１０は、図３に示したダンパー装置１０と比較して、変形防止手段である芯材突条部１７と、座屈規制手段である充填コンクリート１３との間において、前記シート体としての絶縁材１６が省略されている点が相違している。すなわち、図７に示すダンパー装置１０では、矩形芯材１４と充填コンクリート１３とは、それらの間に設けられた絶縁材１６によって互いの付着が切られているものの、芯材突条部１７と充填コンクリート１３とは、互いに直接摺接するように構成されている。
【００２９】
図８(Ａ)，(Ｂ)に示すダンパー装置１０Ａ，１０Ｂでは、前記ダンパー装置１０における芯材突条部１７および規制凹溝部１３Ａと構成の相違した変形防止手段が設けられている。
図８(Ａ)に示すダンパー装置１０Ａにおいて、矩形芯材１４の一対の長辺両面には、表面から凹むとともにＸ軸に沿って延びる芯材凹溝部１８が設けられ、芯材凹溝部１８と対向する充填コンクリート１３には、芯材凹溝部１８に挿入されて凹凸嵌合する規制突条部１３Ｂが形成されている。そして、芯材凹溝部１８は、規制突条部１３Ｂに対してＸ軸方向に摺動可能で、Ｙ軸方向には移動不能に構成されている。すなわち、これらの芯材凹溝部１８と規制突条部１３Ｂとによって矩形芯材１４の長辺（Ｙ軸方向）に沿った変形を防止する変形防止手段が構成されている。
【００３０】
図８(Ｂ)に示すダンパー装置１０Ａにおいて、矩形芯材１４の一対の長辺両面には、表面から凹むとともにＸ軸に沿って延びる芯材凹溝部１８が設けられ、芯材凹溝部１８と対向する充填コンクリート１３には、規制凹溝部１３Ａが形成され、これらの芯材凹溝部１８および規制凹溝部１３Ａには、介挿部材１９が挿入されて凹凸嵌合するように構成されている。そして、介挿部材１９は、芯材凹溝部１８および規制凹溝部１３Ａに対してＸ軸方向に摺動可能で、Ｙ軸方向には移動不能に構成されている。すなわち、これらの芯材凹溝部１８と規制凹溝部１３Ａと介挿部材１９とによって矩形芯材１４の長辺（Ｙ軸方向）に沿った変形を防止する変形防止手段が構成されている。ここで、芯材凹溝部１８の断面積（断面の欠損面積）は、前述の図８(Ａ)における芯材凹溝部１８と同様に設定されている。
【００３１】
以上のダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂにおいて、ダンパー装置本体１１の矩形芯材１４の断面積は、以下のように設定されている。
すなわち、図９に示すダンパー装置１０のダンパー装置本体１１のように、矩形芯材１４の両面に芯材突条部１７を突出させて設けた場合において、矩形芯材１４と芯材突条部１７とを合わせた断面積は、矩形芯材１４のみの断面積に対して１．７倍以下に設定されている。つまり、矩形芯材１４自体の断面積（Ｂ×ｔ）で決まるダンパー装置本体１１の最小断面積Ａ0 に対し、芯材突条部１７位置における矩形芯材１４および芯材突条部１７を合わせたダンパー装置本体１１の最大断面積Ａ1 が、１．７倍以下（望ましくは、１．５１倍以下）になるように、芯材突条部１７の大きさが設定されている。
また、図１０に示すダンパー装置１０Ａ，１０Ｂのダンパー装置本体１１のように、矩形芯材１４の両面に芯材凹溝部１８を設けた場合において、芯材凹溝部１８がない部分における矩形芯材１４の断面積（Ｂ×ｔ）は、この矩形芯材１４の断面積から芯材凹溝部１８を減じた断面積に対して１．７倍以下に設定されている。つまり、芯材凹溝部１８位置におけるダンパー装置本体１１の最小断面積Ａ0 に対し、矩形芯材１４自体の断面積（Ｂ×ｔ）で決まるダンパー装置本体１１の最大断面積Ａ1 が、１．７倍以下（望ましくは、１．５１倍以下）になるように、芯材凹溝部１８の大きさが設定されている。
【００３２】
このようなダンパー装置本体１１の最小断面積Ａ0 と最大断面積Ａ1 との断面積比は、以下の表１に基づき、最小断面積Ａ0 部分が引張強度（Ｔs ）に達する以前に、最大断面積Ａ1 部分が降伏応力度（σy ）に達して降伏するように設定されている。すなわち、矩形芯材１４の鋼材として、ＳＮ４００材やＳＳ４００材を用いた場合には、引張強度と降伏応力度との比（強度比Ｔs／σy）が１．７０となることから、最小断面積Ａ0 部分に対する最大断面積Ａ1 部分の断面積比を１．７以下とする必要がある。ただし、矩形芯材１４の鋼材として、ＳＮ４９０材やＳＭ４９０材を用いた場合には、最小断面積Ａ0 部分に対する最大断面積Ａ1 部分の断面積比を１．５１以下とする必要があり、さらに、ＳＭ５２０材を用いた場合には、断面積比を１．４６以下、ＬＹＰ２２５材を用いた場合には、断面積比を１．３３）とする必要がある。従って、ダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂの矩形芯材１４として用いる鋼材に応じて、最小断面積Ａ0 部分に対する最大断面積Ａ1 部分の断面積比を所定値以下に設定することで、ダンパー装置本体１１の変形性能が確保できるようになっている。
【００３３】
【表１】
【００３４】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）すなわち、充填コンクリート１３および鋼管１２によって矩形芯材１４のＸ軸方向以外の方向への変形が防止され、変形防止手段によって矩形芯材１４の長辺方向（Ｙ軸方向）への変形が防止される。従って、矩形芯材１４がＸ軸方向に軸変形して軸降伏後も座屈することなく変形性能が確保できるので、大きな履歴減衰の発揮によるエネルギー吸収性能に優れたダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂが実現できる。
【００３５】
（２）そして、矩形芯材１４の長辺方向における充填コンクリート１３のかぶり厚さが小さくても、変形防止手段によって矩形芯材１４の変形が防止できることから、充填コンクリート１３および鋼管１２を大きくする必要がなく、ダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂの小型化および軽量化を図ることができる。
【００３６】
（３）また、矩形芯材１４の断面積（Ｂ×ｔ）に対して芯材突条部１７を合わせた断面積の比、または芯材凹溝部１８を形成した部分の断面積に対して矩形芯材１４の断面積（Ｂ×ｔ）の比を、１．７倍（望ましくは、１．５１倍）以下に設定したことで、矩形芯材１４の軸変形や軸降伏に対する芯材突条部１７や芯材凹溝部１８の影響を低減させることができ、ダンパー装置本体１１の変形性能が確保できる。
【００３７】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態においては、建物１の所定階の上下に渡りブラケット４を介してダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂを設置したが、このような設置構造に限らず、例えば、複数階に渡って設置してもよい。また、ブレース形式で設置するものに限らず、対象位置間に生じる相対変位に対して矩形芯材１４が軸変形可能であれば任意の取り付け構造が採用可能である。
【００３８】
また、ダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂを設置する構造物としては、建物１に限らず、土木構造物や工作物、機械基礎などであってもよく、ダンパー装置による振動抑制が期待できるものであれば、特に対象が限定されるものではない。
また、前記実施形態のダンパー装置１０では、矩形芯材１４と芯材突条部１７とが一体形成されていたが、別体の芯材突条部１７が矩形芯材１４の長辺表面に溶接等によって固定されていてもよい。
【００３９】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る構造物の概略構成を示す側面図である。
【図２】前記構造物に用いるダンパー装置を示す側面図である。
【図３】前記ダンパー装置を示す断面図である。
【図４】前記ダンパー装置のダンパー装置本体を示す側面図である。
【図５】前記ダンパー装置本体の変形例を示す側面図である。
【図６】前記ダンパー装置本体の変形例を示す側面図である。
【図７】前記ダンパー装置の変形例を示す断面図である。
【図８】前記ダンパー装置の他の変形例を示す断面図である。
【図９】前記実施形態のダンパー装置本体を示す断面図である。
【図１０】前記変形例のダンパー装置本体を示す断面図である。
【図１１】従来のダンパー装置の作用を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…構造物としての建物、４…対象位置としてのブラケット、１０，１０Ａ，１０Ｂ…ダンパー装置、１２…座屈規制手段としての鋼管、１３…座屈規制手段としての充填コンクリート、１３Ａ…規制凹溝部、１３Ｂ…規制突条部、１４…矩形芯材、１５…固定部、１６…付着防止手段としての絶縁材（シート体）、１７…芯材突条部、１７Ａ…隙間、１８…芯材凹溝部、１９…介挿部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物において互いに相対移動が生じうる一対の対象位置の間に取り付けられ、当該相対移動に伴って減衰力を発揮するダンパー装置であって、
前記一対の対象位置同士を結ぶ第１軸に沿った長尺状に形成されるとともに、前記第１軸に直交する第２軸に沿って長い一対の長辺および当該第１軸および第２軸に直交する第３軸に沿って短い一対の短辺からなる矩形断面を有した矩形芯材と、
前記第１軸に沿った前記矩形芯材の両端部に結合されて前記一対の対象位置に固定される一対の固定部と、
前記矩形芯材の周囲を囲んで前記第１軸と交差する方向への当該矩形芯材の座屈を規制する座屈規制手段と、
前記矩形芯材と前記座屈規制手段との付着を防止して前記第１軸に沿った当該矩形芯材の軸変形を許容する付着防止手段と、
前記矩形芯材の一対の長辺のうちの少なくとも一方と前記変形規制手段との間に設けられて当該矩形芯材の長辺に沿った変形を防止する変形防止手段とを備え、
前記対象位置間に相対移動が生じた際に、前記付着防止手段を介して前記座屈規制手段により座屈が規制され、かつ前記変形防止手段により長辺方向への変形が規制された状態で、前記矩形芯材が前記第１軸に沿った方向に軸変形し、この軸変形に応じた減衰力が発揮されることを特徴とするダンパー装置。
【請求項２】
請求項１に記載のダンパー装置において、
前記変形防止手段は、
前記矩形芯材の長辺表面から突出するとともに前記第１軸に沿って延びる芯材突条部と、この芯材突条部を挿入可能に前記座屈規制手段に形成された規制凹溝部とで構成されるか、
前記矩形芯材の長辺表面から凹むとともに前記第１軸に沿って延びる芯材凹溝部と、この芯材凹溝部に挿入可能に前記座屈規制手段に形成された規制突条部とで構成されるか、
または
前記矩形芯材の長辺表面から凹むとともに前記第１軸に沿って延びる芯材凹溝部と、この芯材凹溝部に対向して前記座屈規制手段に形成された規制凹溝部と、前記芯材凹溝部および規制凹溝部に挿入される介挿部材とで構成されていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項３】
請求項２に記載のダンパー装置において、
前記芯材突条部を有して変形防止手段が構成される場合において、前記矩形芯材と前記芯材突条部とを合わせた断面積は、前記矩形芯材のみの断面積に対して１．７倍以下に設定され、
前記芯材凹溝部を有して変形防止手段が構成される場合において、前記芯材凹溝部がない部分における前記矩形芯材の断面積は、前記矩形芯材から前記芯材凹溝部を減じた断面積に対して１．７倍以下に設定されていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のダンパー装置において、
前記変形防止手段は、前記第１軸に沿った前記矩形芯材の長手方向に連続して設けられるか、または前記矩形芯材の長手方向に沿って断続して設けられていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項５】
請求項４に記載のダンパー装置において、
前記矩形芯材の長手方向に沿って断続して設けられる前記変形防止手段は、少なくとも前記座屈規制手段の長手方向両端部までの位置を含んで設けられていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項６】
請求項５に記載のダンパー装置において、
前記変形防止手段は、前記座屈規制手段の長手方向両端部から当該座屈規制手段の長さ寸法の１／４だけ入った位置まで設けられていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のダンパー装置において、
前記変形防止手段は、前記矩形芯材の長辺における前記第２軸に沿った複数箇所に設けられていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のダンパー装置において、
前記矩形芯材は、普通鋼材よりも降伏点強度が低い鋼材から形成されていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載のダンパー装置において、
前記座屈規制手段は、その内部に前記矩形芯材を収容可能な鋼管と、この鋼管内部に充填されたコンクリートまたはモルタルとを有して構成されていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載のダンパー装置において、
前記付着防止手段は、前記矩形芯材の表面と前記座屈規制手段との間に形成された空隙であるか、または前記矩形芯材の表面および座屈規制手段の一方に貼付けられて他方と摺接するシート体であることを特徴とするダンパー装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のダンパー装置において、
前記付着防止手段がシート体である場合に、前記変形防止手段と前記座屈規制手段との間における前記シート体が省略されていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載のダンパー装置において、
前記固定部は、前記矩形芯材の端部が前記長辺方向に拡大された第１固定板部と、この第１固定板部の両面に固定されて前記第３軸に沿って突出した第２固定板部とから断面十字形に形成され、前記第２固定板部における前記一対の対象位置と反対側の端部は、前記座屈規制手段の内部に所定長さ寸法だけ挿入され、
前記変形防止手段は、前記矩形芯材の長辺表面から突出するとともに前記第１軸に沿って延びる芯材突条部と、この第１突条部を挿入可能に前記座屈規制手段に形成された規制凹溝部とで構成され、
前記芯材突条部と、前記座屈規制手段の内部に挿入された第２固定板部の端部とは、所定距離だけ離隔して設けられていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載のダンパー装置を備えた構造物。
【請求項１】
構造物において互いに相対移動が生じうる一対の対象位置の間に取り付けられ、当該相対移動に伴って減衰力を発揮するダンパー装置であって、
前記一対の対象位置同士を結ぶ第１軸に沿った長尺状に形成されるとともに、前記第１軸に直交する第２軸に沿って長い一対の長辺および当該第１軸および第２軸に直交する第３軸に沿って短い一対の短辺からなる矩形断面を有した矩形芯材と、
前記第１軸に沿った前記矩形芯材の両端部に結合されて前記一対の対象位置に固定される一対の固定部と、
前記矩形芯材の周囲を囲んで前記第１軸と交差する方向への当該矩形芯材の座屈を規制する座屈規制手段と、
前記矩形芯材と前記座屈規制手段との付着を防止して前記第１軸に沿った当該矩形芯材の軸変形を許容する付着防止手段と、
前記矩形芯材の一対の長辺のうちの少なくとも一方と前記変形規制手段との間に設けられて当該矩形芯材の長辺に沿った変形を防止する変形防止手段とを備え、
前記対象位置間に相対移動が生じた際に、前記付着防止手段を介して前記座屈規制手段により座屈が規制され、かつ前記変形防止手段により長辺方向への変形が規制された状態で、前記矩形芯材が前記第１軸に沿った方向に軸変形し、この軸変形に応じた減衰力が発揮されることを特徴とするダンパー装置。
【請求項２】
請求項１に記載のダンパー装置において、
前記変形防止手段は、
前記矩形芯材の長辺表面から突出するとともに前記第１軸に沿って延びる芯材突条部と、この芯材突条部を挿入可能に前記座屈規制手段に形成された規制凹溝部とで構成されるか、
前記矩形芯材の長辺表面から凹むとともに前記第１軸に沿って延びる芯材凹溝部と、この芯材凹溝部に挿入可能に前記座屈規制手段に形成された規制突条部とで構成されるか、
または
前記矩形芯材の長辺表面から凹むとともに前記第１軸に沿って延びる芯材凹溝部と、この芯材凹溝部に対向して前記座屈規制手段に形成された規制凹溝部と、前記芯材凹溝部および規制凹溝部に挿入される介挿部材とで構成されていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項３】
請求項２に記載のダンパー装置において、
前記芯材突条部を有して変形防止手段が構成される場合において、前記矩形芯材と前記芯材突条部とを合わせた断面積は、前記矩形芯材のみの断面積に対して１．７倍以下に設定され、
前記芯材凹溝部を有して変形防止手段が構成される場合において、前記芯材凹溝部がない部分における前記矩形芯材の断面積は、前記矩形芯材から前記芯材凹溝部を減じた断面積に対して１．７倍以下に設定されていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のダンパー装置において、
前記変形防止手段は、前記第１軸に沿った前記矩形芯材の長手方向に連続して設けられるか、または前記矩形芯材の長手方向に沿って断続して設けられていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項５】
請求項４に記載のダンパー装置において、
前記矩形芯材の長手方向に沿って断続して設けられる前記変形防止手段は、少なくとも前記座屈規制手段の長手方向両端部までの位置を含んで設けられていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項６】
請求項５に記載のダンパー装置において、
前記変形防止手段は、前記座屈規制手段の長手方向両端部から当該座屈規制手段の長さ寸法の１／４だけ入った位置まで設けられていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のダンパー装置において、
前記変形防止手段は、前記矩形芯材の長辺における前記第２軸に沿った複数箇所に設けられていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のダンパー装置において、
前記矩形芯材は、普通鋼材よりも降伏点強度が低い鋼材から形成されていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載のダンパー装置において、
前記座屈規制手段は、その内部に前記矩形芯材を収容可能な鋼管と、この鋼管内部に充填されたコンクリートまたはモルタルとを有して構成されていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載のダンパー装置において、
前記付着防止手段は、前記矩形芯材の表面と前記座屈規制手段との間に形成された空隙であるか、または前記矩形芯材の表面および座屈規制手段の一方に貼付けられて他方と摺接するシート体であることを特徴とするダンパー装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のダンパー装置において、
前記付着防止手段がシート体である場合に、前記変形防止手段と前記座屈規制手段との間における前記シート体が省略されていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載のダンパー装置において、
前記固定部は、前記矩形芯材の端部が前記長辺方向に拡大された第１固定板部と、この第１固定板部の両面に固定されて前記第３軸に沿って突出した第２固定板部とから断面十字形に形成され、前記第２固定板部における前記一対の対象位置と反対側の端部は、前記座屈規制手段の内部に所定長さ寸法だけ挿入され、
前記変形防止手段は、前記矩形芯材の長辺表面から突出するとともに前記第１軸に沿って延びる芯材突条部と、この第１突条部を挿入可能に前記座屈規制手段に形成された規制凹溝部とで構成され、
前記芯材突条部と、前記座屈規制手段の内部に挿入された第２固定板部の端部とは、所定距離だけ離隔して設けられていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載のダンパー装置を備えた構造物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２５２６０（Ｐ２０１０−２５２６０Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８８８０６（Ｐ２００８−１８８８０６）
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
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