振動抑制装置

【課題】安定したエネルギー吸収性能を得ることができるとともに、工期を短縮でき、抑制部材の組織変化を生じることがない振動抑制装置を提供する。
【解決手段】平板からなる抑制部材１０を備え、二つの構造体７０ａ，７０ｂの間に設置し、抑制部材１０がせん断変形することにより一方の構造体７０ｂから他方の構造体７０ａに伝達される振動エネルギーを吸収して他方の構造体７０ａの振動を抑制する振動抑制装置１において、平面により抑制部材１０を挟む態様で抑制部材１０の表面と裏面とに配設した一対の拘束部材２０と、一対の拘束部材２０を締結固定し、一対の拘束部材と抑制部材１０とを密接する締結部材３０とを備えた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動抑制装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、材料の塑性変形を利用して地震力による振動エネルギーを吸収し、振動を抑制する振動抑制装置が利用されている。この振動抑制装置には、平板からなる抑制部材を用い、抑制部材がせん断降伏して塑性変形することによりエネルギーの吸収を行うものがある。
【０００３】
この種の振動抑制装置には、抑制部材の周囲を覆う鋼管の内部にコンクリートを打設して、抑制部材の表面および裏面をコンクリートで覆ったものや、抑制部材に補強用のリブを溶接接合したものがある。このような構成により、抑制部材の面外方向への変形を規制して、抑制部材のせん断座屈を防止し、振動抑制装置が安定したエネルギー吸収性能を得られるようにしている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４７１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、コンクリートを用いる場合、コンクリートの養生期間が必要なため工期が長くなる。一方、補強用リブを溶接接合する場合、工期は短縮できるが、溶接熱によって抑制部材に組織変化が生じることにより、期待したせん断変形性能が得られないことがある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安定したエネルギー吸収性能を得ることができるとともに、工期を短縮でき、抑制部材の組織変化を生じることがない振動抑制装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る振動抑制装置は、平板からなる抑制部材を備え、二つの構造体の間に設置し、前記抑制部材がせん断変形することにより一方の構造体から他方の構造体に伝達される振動エネルギーを吸収して他方の構造体の振動を抑制する振動抑制装置において、平面により前記抑制部材を挟む態様で前記抑制部材の表面と裏面とに配設した一対の拘束部材と、一対の拘束部材を締結固定し、一対の拘束部材と前記抑制部材とを密接する締結部材とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る振動抑制装置は、上述した請求項１において、前記締結部材は、一対の拘束部材と前記抑制部材とを貫通して一対の拘束部材を締結固定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る振動抑制装置は、上述した請求項１または２において、前記締結部材を一対の拘束部材に対して複数設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る振動抑制装置は、上述した請求項１〜３において、前記抑制部材と前記拘束部材との間に夫々配設してあり、前記抑制部材と前記拘束部材との間に生じる摩擦力を抑制可能な絶縁部材を備え、前記締結部材は、前記絶縁部材を介して一対の拘束部材と前記抑制部材とを密接することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項５に係る振動抑制装置は、上述した請求項１〜４において、前記拘束部材は、前記抑制部材の一方の端部から他方の端部に亘って直線状に延在する長尺体からなることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項６に係る振動抑制装置は、上述した請求項５において、前記拘束部材は、前記長尺体の短手方向に沿って複数並設してあることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項７に係る振動抑制装置は、上述した請求項１〜４において、一対の拘束部材は、前記抑制部材の表面と裏面とを全域に亘って覆う平板からなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項８に係る振動抑制装置は、上述した請求項１〜７において、前記抑制部材は、金属材料からなることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項９に係る振動抑制装置は、上述した請求項２〜８において、前記抑制部材は、前記締結部材が貫通する孔を有し、前記孔は、開口面積が前記締結部材の貫通部断面積よりも大きな拡大孔、または前記抑制部材のせん断方向に沿って長く形成した長孔であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る振動抑制装置は、平面により抑制部材を挟む態様で抑制部材の表面と裏面とに一対の拘束部材を配設し、締結部材により一対の拘束部材と抑制部材とを密接するものであるため、抑制部材の面外方向への変形を規制して抑制部材のせん断座屈を防止することができ、その結果、安定したエネルギー吸収性能を得ることができる。更に、締結部材により一対の拘束部材を締結固定するものであるため、コンクリートを用いるものと比して工期を短縮することができ、抑制部材の組織変化を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１である振動抑制装置の正面図である。
【図２】図２は、図１に示した振動抑制装置の側面図である。
【図３】図３は、図１に示した振動抑制装置における要部を拡大して示す側面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１である振動抑制装置の変形例を示す正面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１である振動抑制装置の変形例を示す正面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１である振動抑制装置の変形例を示す正面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の振動抑制装置を適用した構造物を示す正面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の振動抑制装置を適用した構造物を示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の振動抑制装置を適用した構造物を示す正面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の振動抑制装置を適用した構造物を示す断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図８Ａに示した振動抑制装置の側面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図８Ａに示した振動抑制装置の底面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２である振動抑制装置の正面図である。
【図１１】図１１は、図１０に示した振動抑制装置の側面図である。
【図１２】図１２は、図１０に示した振動抑制装置における要部を拡大して示す側面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、図１０に示した振動抑制装置における抑制部材の正面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１０に示した振動抑制装置における抑制部材の変形例を示す正面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態２である振動抑制装置の変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る振動抑制装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１および図２は、本発明の実施の形態１である振動抑制装置を示したものである。ここで例示する振動抑制装置１は、せん断変形により一方の構造体から他方の構造体に伝達される振動エネルギーを吸収して他方の構造体の振動を抑制するもので、抑制部材１０と、拘束部材２０と、締結部材３０と、絶縁部材４０とを備えて構成してある。
【００２０】
抑制部材１０は、せん断変形により振動エネルギーを吸収するものであり、鋼材やアルミニウム等の金属材料で形成した平板からなる部材である。抑制部材１０は、降伏点強度の低い材料で形成してある。抑制部材１０は、矩形状に形成してあり、表面から裏面に亘って貫通する孔１１を複数有している。図１および図２に示すように、矩形状の抑制部材１０の対向する一対の端縁（図１における上端縁と下端縁）には構造体と接続するための接続部５０が夫々設けてある。
【００２１】
接続部５０は、振動抑制装置１と構造体とを連結する部位であり、金属材料で形成された平板状の部材からなり、抑制部材１０の平面に沿って抑制部材１０の上下端縁から外方に延在して設けられている。接続部５０には表面から裏面に亘って貫通する孔である複数の接続孔５１が形成してある。本実施の形態では、抑制部材１０と接続部５０とを一体的に形成しており、接続部５０が抑制部材１０と同一材料で、同一の厚さとなるように形成してある。
【００２２】
拘束部材２０は、抑制部材１０が面外方向へ変形することを規制するものであり、抑制部材１０よりも面外の剛性が高い金属材料で形成した長尺体からなる部材である。本実施の形態では図１〜図３に示すように、溝型鋼によって形成してあり、平面部を抑制部材１０側に向けて、抑制部材１０を挟む態様で抑制部材１０の表面と裏面とに配設してある。拘束部材２０は、抑制部材１０の一方の端部から他方の端部に亘って直線状に延在して配設してあり、表裏面で対を成す一対の拘束部材２０を、長尺体の短手方向に沿って複数配置してある。本実施の形態では図１および図２に示すように、拘束部材２０が抑制部材１０の対向する一対の端部（図１における左端部と右端部）に亘って延在する態様で長尺状に形成してあり、拘束部材２０の幅方向（図１における上下方向）に対を成す４つの拘束部材２０を並設している。夫々の拘束部材２０の溝部において、抑制部材１０の孔１１と対応する位置には、図３に示すように、表面から裏面に亘って貫通する孔２１が形成してある。夫々の拘束部材２０と抑制部材１０との間には絶縁部材４０が配設してある。
【００２３】
絶縁部材４０は、抑制部材１０と拘束部材２０との間に生じる摩擦力を抑制するものであり、粘性や弾性の高いシート状の部材からなる。本実施の形態では絶縁部材４０をゴムシートによって形成している。絶縁部材４０は、抑制部材１０と、当該抑制部材１０を挟む拘束部材２０の平面との間に配設してあり、図３に示すように、本実施の形態では抑制部材１０側を向く溝部の全面を覆う態様で絶縁部材４０が配設してある。絶縁部材４０において拘束部材２０の孔２１と対応する位置には表面から裏面に亘って貫通する孔４１が形成してある。絶縁部材４０によって抑制部材１０と拘束部材２０との間に発生する摩擦力を取り除くことにより、抑制部材１０のせん断変形性能を維持することができる。
【００２４】
一対の拘束部材２０は、締結部材３０によって締結固定してある。締結部材３０は、抑制部材１０と拘束部材２０とを密接にするものであり、本実施の形態では抑制部材１０と拘束部材２０とが絶縁部材４０を介して密接するように構成してある。本実施の形態において締結部材３０はボルト３１とナット３２により構成されており、図３に示すように、一方の拘束部材２０から他方の拘束部材２０に向けて、拘束部材２０と絶縁部材４０と抑制部材１０とに形成された夫々の孔２１，４１，１１を貫通する態様でボルト３１を挿通し、他方の拘束部材２０側においてナット３２を螺合することにより一対の拘束部材２０を締結している。図１に示すように、締結部材３０は、拘束部材２０の長手方向の両端部を締結固定している。
【００２５】
抑制部材１０に形成された孔１１の形状は、締結部材３０のボルト径より大きな径を有する孔（拡大孔）、或いは抑制部材１０のせん断方向（後述する構造体の振動方向）に平行な長孔とすることで、抑制部材１０のせん断変形を妨げないようにすることができる。
【００２６】
図４〜図６に、締結部材３０によって抑制部材１０に装着される拘束部材２０の別の配置例を示す。
【００２７】
図４に示す振動抑制装置２では、左右方向に延在する拘束部材２０に対して締結部材３０の数量を増加しており、締結部材３０によって拘束部材２０の両端部と中央部とを締結している。また、図５に示す振動抑制装置３では、上下方向に延在する態様で一対の拘束部材２０を配設するとともに、拘束部材２０の短手方向（左右方向）に沿って一対の拘束部材２０を複数並設している。また、図６に示す振動抑制装置４では、抑制部材１０の一方の面に左右方向に延在する拘束部材２０を上下方向に沿って複数並設し、他方の面に上下方向に延在する拘束部材２０を左右方向に沿って複数並設している。尚、図６に示す様に拘束部材２０を配置しても抑制部材１０のせん断変形を拘束しないことは、幾何学的に自明である。
【００２８】
次に、上述した振動抑制装置１を設置した構造物の例を示す。図７Ａは、本発明の振動抑制装置１を適用した構造物を示す正面図であり、図７Ｂは、本発明の振動抑制装置１を適用した構造物を示す断面図である。
【００２９】
図７Ａおよび図７Ｂに示す構造物は鉄骨造（Ｓ造）によるものであり、鋼材からなる複数の柱６０と、当該柱６０の間に架設した鋼材からなる上部梁（構造体）７０ａと下部梁（構造体）７０ｂとによって構成されている。振動抑制装置１は、上部梁７０ａに設けた設置部材８０ａと下部梁７０ｂに設けた設置部材８０ｂとを介して上部梁７０ａと下部梁７０ｂとの間に設置してある。設置部材８０ａ，８０ｂは、台形状の鋼板と、当該鋼板に溶接した補強用の縦リブおよび横リブとからなり、抑制部材１０より剛性の高いものとしている。振動抑制装置１は、ボルトとナットとからなる固定部材８１により接続部５０と設置部材８０ａ，８０ｂとを締結固定することにより設置されている。
【００３０】
上述した構造物において、地震力により下部梁７０ｂが水平方向（図７Ａの左右方向）に振動すると、振動エネルギーは設置部材８０ｂ、振動抑制装置１および設置部材８０ａを介して上部梁７０ａに伝達される。このとき、抑制部材１０に対して水平方向に荷重がかかることにより抑制部材１０がせん断変形する。抑制部材１０がせん断降伏して塑性変形することにより地震力による振動エネルギーが吸収され、上部梁７０ａの振動が抑制される。つまり、地震力によって上部梁７０ａと下部梁７０ｂとに生じる層間変位を抑制することができる。
【００３１】
抑制部材１０の表面および裏面には一対の拘束部材２０が密接してあるため、面外方向への変形（せん断座屈）が拘束される。そのため、地震力によって正負交番に繰返される荷重に対し、抑制部材１０のせん断座屈を抑えて振動抑制装置１が安定したエネルギー吸収性能を維持できるようになる。
【００３２】
上述した振動抑制装置１では、平面により抑制部材１０を挟む態様で抑制部材１０の表面と裏面とに一対の拘束部材２０を配設し、締結部材３０により一対の拘束部材２０と抑制部１０とを密接するものであるため、抑制部材１０の面外方向への変形を規制して抑制部材１０のせん断座屈を防止することができ、その結果、安定したエネルギー吸収性能を得ることができる。つまり、抑制部材１０のせん断座屈荷重を高めることができ、降伏後も座屈変形の成長を抑えることができる。更に、締結部材３０により一対の拘束部材２０を締結固定するものであるため、コンクリートを用いるものと比して工期を短縮することができ、抑制部材１０の組織変化を生じることがない。そのため、抑制部材１０に用いる金属材料として、溶接強度が母材強度より低いアルミニウム合金を用いることも可能である。
【００３３】
また、締結部材３０は、一対の拘束部材２０と抑制部材１０とを貫通して一対の拘束部材２０を締結固定するものであるため、抑制部材１０と拘束部材２０との密接性を高めてせん断座屈を防止することができる。また、締結部材３０を一対の拘束部材２０に対して複数設けることにより、抑制部材１０の幅が広くなった場合であっても、抑制部材１０と拘束部材２０との密接性を容易に高めることができ、抑制部材１０のせん断座屈を防止することができる。
【００３４】
また、抑制部材１０と拘束部材２０との間に生じる摩擦力を抑制可能な絶縁部材４０を備え、締結部材３０が絶縁部材４０を介して一対の拘束部材２０と抑制部材１０とを密接するものであるため、抑制部材１０のせん断変形を拘束することなく、抑制部材１０のせん断座屈を拘束することができる。
【００３５】
また、長尺体からなる拘束部材２０の短手方向の幅を狭くまたは広くすることによって抑制部材１０のせん断座屈荷重を容易にコントロールすることができる。また、隣接する拘束部材２０の間隔を狭くまたは広くして、拘束部材２０を短手方向に沿って複数並設することにより、抑制部材１０のせん断座屈荷重を容易にコントロールすることができる。
【００３６】
尚、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、振動抑制装置１は、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）の構造物に対して設置することも可能である。図８Ａおよび図８Ｂに示す構造物は、複数の柱６１と、当該柱６１の間に架設した上部梁（構造体）７１ａと下部梁（構造体）７１ｂとによって構成されている。振動抑制装置１は、上部梁７１ａに設けた設置部材８２ａと下部梁７１ｂに設けた設置部材８２ｂとを介して上部梁７１ａと下部梁７１ｂとの間に設置してある。振動抑制装置１は、接続部５０に替えて接続部５００を有している。接続部５００は、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、抑制部材１０の上端縁と下端縁とに一体的に形成された平板からなる固定用のフランジであり、貫通孔である接続孔５０１を有している。振動抑制装置１は、接続部５００において設置部材８２ａ，８２ｂとアンカーボルト８３により接合している。図７Ａ〜図８Ｂに示すように、振動抑制装置１を剛性の大きな構造物に適用することで、振動抑制装置１に層間変形角より大きなせん断変形を生じさせることができる。
【００３７】
尚、拘束部材２０の数量は上述した例に限定されるものではなく、一以上であればよい。また、抑制部材１０の左右方向の幅が広い場合には、締結部材３０の数量を増加することで、抑制部材１０の面外方向への変形を均一に規制することができる。更に、抑制部材１０の幅を拡大し、それに伴って拘束部材２０を伸長することにより、容易に振動抑制装置１の耐力を高くすることができる。
【００３８】
また、締結部材３０は、ボルト３１とナット３２に限られるものではなく、例えばリベット等、一対の拘束部材２０を締結して固定できるものであればよい。
【００３９】
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２である振動抑制装置５を示す正面図である。実施の形態２の振動抑制装置５は、実施の形態１の拘束部材２０に替えて拘束部材２００を備えており、更に、補強部材２０１を備えている。また、絶縁部材４０に替えて絶縁部材４００を備えている。実施の形態２において、実施の形態１と同一の符号は同一の構成を示し、ここではその詳細を省略する。
【００４０】
拘束部材２００は、抑制部材１０が面外方向へ変形することを規制するものであり、抑制部材１０よりも面外剛性が高い金属材料で形成した平板からなる部材である。図１０および図１１に示すように、拘束部材２００は、抑制部材１０の表面と裏面とに夫々配設してあり、抑制部材１０の表面および裏面を全域に亘って覆う態様で配設している。本実施の形態において、拘束部材２００は抑制部材１０とほぼ同一の大きさに形成した矩形状の平板からなる。拘束部材２００において、抑制部材１０の孔１１と対応する位置には、図１２に示すように、表面から裏面に亘って貫通する孔２０２が形成してある。夫々の拘束部材２０と抑制部材１０との間には絶縁部材４００が配設してある。拘束部材２００自体をせん断変形させないため、抑制部材１０の孔１１の形状は、図１３Ａに示すように、孔の開口面積が締結部材３０の貫通部断面積よりも大きな拡大孔１１ａや、図１３Ｂに示すように、抑制部材１０のせん断方向に沿って孔を長く形成した長孔１１ｂを用いている。
【００４１】
絶縁部材４００は、抑制部材１０と拘束部材２００との間に生じる摩擦力を抑制するものであり、粘性や弾性の高いシート状の部材からなる。本実施の形態では絶縁部材４０をゴムシートによって形成している。絶縁部材４００は、抑制部材１０と、拘束部材２００との間に配設してあり、図１１に示すように、本実施の形態では拘束部材２００の抑制部材１０側の面を全面に亘って覆う態様で配設してある。絶縁部材４０において拘束部材２００の孔２０２と対応する位置には表面から裏面に亘って貫通する孔が形成してある。絶縁部材４００によって抑制部材１０と拘束部材２００との間に発生する摩擦力を取り除くことにより、抑制部材１０のせん断変形性能を維持することができる。
【００４２】
対向する拘束部材２００の外側面には補強部材２０１が溶接してある。補強部材２０１は、拘束部材２００の面外方向への剛性を高めるものであり、拘束部材２００の外側面に沿って配設してある。本実施の形態では、補強部材２０１は溝型鋼からなり、図１０に示すように、左右方向に延在する長尺状の補強部材２０１を抑制部材１０の上下方向に沿って複数並設している。また、抑制部材１０の孔１１と対応する位置に補強部材２０１が配設してあり、補強部材２０１において、抑制部材１０の孔１１と対応する位置には、表面から裏面に亘って貫通する孔が形成してある。一対の拘束部材２００は、補強部材２０１、拘束部材２００、抑制部材１０を夫々貫通する締結部材３０によって締結固定してある。
【００４３】
図１４に、締結部材３０によって抑制部材１０に装着される拘束部材２００の別の配置例を示す。図１４に示す振動抑制装置６は、補強部材２０１を有しておらず、振動抑制装置５より多数の締結部材３０によって一対の拘束部材２００を締結固定している。締結部材３０と被締結部材である夫々の拘束部材２００との間には座金３３が介在してある。図１４に示すように、締結部材３０の数量を増加することにより、拘束部材２００の面外方向への剛性を高めることができる。
【００４４】
上述した振動抑制装置５，６では、一対の拘束部材２００が抑制部材１０の表面と裏面とを全域に亘って覆う平板からなるものであるため、抑制部材１０の全面に亘って面外方向への変形を規制することができる。そのため、抑制部材１０の局所的な変形を防止してせん断座屈荷重を高くすることができる。
【００４５】
尚、実施の形態２において、補強部材２０１は上下方向に配設してもよい。補強部材２０１の複数設けることにより拘束部材２００の面外方向への剛性を高めることができる。また、拘束部材２００の板厚を厚くして面外方向への剛性を高くすることも可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１，２，３，４，５，６振動抑制装置
１０抑制部材
２０，２００拘束部材
３０締結部材
４０，４００絶縁部材
７０ａ，７１ａ上部梁
７０ｂ，８１ｂ下部梁

【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板からなる抑制部材を備え、二つの構造体の間に設置し、前記抑制部材がせん断変形することにより一方の構造体から他方の構造体に伝達される振動エネルギーを吸収して他方の構造体の振動を抑制する振動抑制装置において、
平面により前記抑制部材を挟む態様で前記抑制部材の表面と裏面とに配設した一対の拘束部材と、
一対の拘束部材を締結固定し、一対の拘束部材と前記抑制部材とを密接する締結部材とを備えたことを特徴とする振動抑制装置。
【請求項２】
前記締結部材は、一対の拘束部材と前記抑制部材とを貫通して一対の拘束部材を締結固定することを特徴とする請求項１に記載の振動抑制装置。
【請求項３】
前記締結部材を一対の拘束部材に対して複数設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の振動抑制装置。
【請求項４】
前記抑制部材と前記拘束部材との間に夫々配設してあり、前記抑制部材と前記拘束部材との間に生じる摩擦力を抑制可能な絶縁部材を備え、
前記締結部材は、前記絶縁部材を介して一対の拘束部材と前記抑制部材とを密接することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の振動抑制装置。
【請求項５】
前記拘束部材は、前記抑制部材の一方の端部から他方の端部に亘って直線状に延在する長尺体からなることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の振動抑制装置。
【請求項６】
前記拘束部材は、前記長尺体の短手方向に沿って複数並設してあることを特徴とする請求項５に記載の振動抑制装置。
【請求項７】
一対の拘束部材は、前記抑制部材の表面と裏面とを全域に亘って覆う平板からなることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の振動抑制装置。
【請求項８】
前記抑制部材は、金属材料からなることを特徴とする請求項１〜７の何れか一つに記載の振動抑制装置。
【請求項９】
前記抑制部材は、前記締結部材が貫通する孔を有し、前記孔は、開口面積が前記締結部材の貫通部断面積よりも大きな拡大孔、または前記抑制部材のせん断方向に沿って長く形成した長孔であることを特徴とする請求項２〜８の何れか一つに記載の振動抑制装置。

【図１】