曲げ降伏型弾塑性ダンパー
【課題】構造物の内部、あるいは外部において地震や風荷重等により水平力を負担するときに、相対変形を生じ得る分離した構造部材間に跨る形で設置され、外力として主にせん断力を受けることで曲げ降伏する弾塑性ダンパーに生ずる接合部における曲げモーメントの大きさを低減し、弾塑性ダンパー自体の規模の縮小化を可能にする。
【解決手段】弾塑性ダンパー１に、板状の本体１Ａの中心部、もしくはその付近に位置し、せん断力を負担して曲げ降伏し得る塑性変形部２と、塑性変形部２に関してせん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の両側寄りに位置し、各構造部材６に接続される接続部３、３の３部分を持たせ、各接続部３に塑性変形部２のせん断力作用方向（Ｘ方向）両側に分散して位置する接合部３１、３１を与え、この両接合部３１、３１を塑性変形部２のせん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）の中心寄りに位置させる。
【解決手段】弾塑性ダンパー１に、板状の本体１Ａの中心部、もしくはその付近に位置し、せん断力を負担して曲げ降伏し得る塑性変形部２と、塑性変形部２に関してせん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の両側寄りに位置し、各構造部材６に接続される接続部３、３の３部分を持たせ、各接続部３に塑性変形部２のせん断力作用方向（Ｘ方向）両側に分散して位置する接合部３１、３１を与え、この両接合部３１、３１を塑性変形部２のせん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）の中心寄りに位置させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は構造物の内部、あるいは外部において地震や風荷重等により水平力を負担するときに、相対変形を生じ得る分離した構造部材間に跨る形で設置され、外力として主にせん断力を受けることで曲げ降伏する曲げ降伏型弾塑性ダンパーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
板状の本体が面内方向にせん断力を受けて変形し、せん断力の作用方向に垂直な方向の中間部が曲げ降伏する形式の弾塑性ダンパーはせん断力作用方向に垂直な方向の両側部分に位置する接合部において互いに分離している構造部材に接合されることで、構造部材間に跨って設置される。弾塑性ダンパーはこの設置状態で構造部材間の相対変形（相対変位）に伴って面内方向の水平力をせん断力として受けることで、せん断力作用方向に垂直な方向の中間部に位置する塑性変形部がせん断変形し、あるいは曲げ変形を伴いながらせん断変形し、せん断降伏、もしくは曲げ降伏することにより振動エネルギを吸収する（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献１、２の弾塑性ダンパーはせん断変形、あるいは曲げ変形する領域である塑性変形部に六角形状、もしくはそれに近似した形状の孔（開口）が形成されていることで、孔以外の領域がせん断力を受けたときの曲げモーメント分布に対応した形状になるため、せん断力の作用方向に垂直な方向の全高に亘り、曲げモーメントによって一様に降伏することができる利点を持っている。いずれのダンパーも降伏領域に孔が形成されていることで、せん断力より曲げモーメントで曲げ降伏する傾向が強い。
【０００４】
但し、降伏領域に孔を形成した場合には、孔の形成がない場合より降伏強度が低下していることから、孔がない場合より小さい力で塑性化し易い状態にあり、降伏後の変形能力を期待することができる。このため、ダンパーに比較的大きい降伏強度が要求されるような場合には、強度を高める上で、接合部を含めて使用鋼材量を増加させることが必要になるため、製作コストが上昇する。
【０００５】
一方、特許文献３のように曲げモーメントよりせん断力で降伏する傾向の強いせん断降伏型のダンパーは曲げ降伏型のダンパーより例えば開口がない分、降伏強度を高くすることができるため、接合部を除くダンパー部のみに着目すれば、使用鋼材量を増すことなく、比較的大きい変形能力を持たせることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−１９０８８０号公報（第１図〜第６図）
【特許文献２】特開平１−２０３５４３号公報（第１図、第６図、第９図、第１０図）
【特許文献３】特開２０００−７３４９５公報（段落０００９〜００１１、図１、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、２のダンパーを簡略化した図２−（ａ）に示すダンパーのように、塑性変形部のせん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の両側に接合部があるダンパーでは、せん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）に接合部と塑性変形部が直列に配列することで、接合部に生ずる曲げモーメントＭａが塑性変形部に生ずる曲げモーメントＭｂより大きくなる。この結果、塑性変形部が降伏する以前に接合部が曲げモーメントを受けることによって構造部材への曲げモーメントＭｂの伝達能力を損なう可能性があり得るため、接合部の面積を広くする等により、曲げモーメントの伝達能力を高めるための対策が必要になることがある。
【０００８】
図２−（ａ）に示す、塑性変形部のＹ方向両側に接合部が位置するダンパーでは、せん断力の作用時に塑性変形部に対し、（ｂ）に示すように曲げモーメントがせん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）を向く軸に関して対称に、三角形状に分布する。以下では便宜的に「せん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）」を「塑性変形部の軸方向」と言うこともある。
【０００９】
図２−（ａ）に示すダンパーにＸ方向にせん断力が作用するとき、曲げモーメントはせん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向：塑性変形部の軸方向）の中心から両側の接合部へかけて中心からの距離に比例して増加するため、塑性変形部より接合部の曲げモーメントが大きくなり、この曲げモーメントに抵抗し得る強度と剛性を接合部に持たせる必要がある。図２−（ｂ）に示すようにダンパーに生ずる曲げモーメントの最大値Ｍａは塑性変形部の軸方向（Ｙ方向）の接合部の端部に表れ、塑性変形部の端部に生ずる曲げモーメントの最大値Ｍｂより大きい。図２−（ｂ）中のＭａは接合部におけるＹ方向中間部（中心）位置の曲げモーメントを示している。
【００１０】
また図２−（ａ）に示すようにせん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（塑性変形部の軸方向：Ｙ方向）に塑性変形部と接合部が直列に配列する立面形状のダンパーを例えば１枚の方形状の鋼材（鋼板）から製作する場合、塑性変形部と接合部を残すために、塑性変形部の幅方向両側から不要な部分（領域）を切断し、除去することになる。この場合、不要な部分は五角形状の領域になるが、この領域は原形である１枚の鋼材の面積に占める割合が大きく、原料の鋼材に対する、１枚のダンパーの製作に要する鋼材量の比率が小さいため、製作効率が低い。
【００１１】
本発明は上記背景より、従来のダンパーの塑性変形部と同一の変形能力を持たせながらも、接合部に作用する曲げモーメントの大きさを低減し、接合部を含めたダンパー自体の規模の縮小化を可能にする形態の曲げ降伏型弾塑性ダンパーを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明の曲げ降伏型弾塑性ダンパーは、互いに分離した構造部材間に跨って設置され、面内方向のせん断力を受けて変形し、曲げ降伏する板状の弾塑性ダンパーであり、
板状の本体の中心部、もしくはその付近に位置し、前記せん断力を負担して曲げ降伏し得る塑性変形部と、前記塑性変形部に関して前記せん断力作用方向に垂直な方向の両側寄りに位置し、前記各構造部材に接続される接続部の３部分を備え、
前記各接続部は前記塑性変形部の前記せん断力作用方向両側に分散して位置する接合部を有し、この両接合部は前記塑性変形部の前記せん断力作用方向に垂直な方向の中心寄りに位置していることを構成要件とする。
【００１３】
「本体の中心部」とは、図１−（ａ）に示すように弾塑性ダンパー（以下、ダンパー）１の本体１Ａ全体（立面）をせん断力作用方向（Ｘ方向）とそれに垂直な方向（Ｙ方向）の二方向に見たとき、せん断力作用方向（Ｘ方向）の中間部の区間と、せん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）の中間部の区間の二方向に区画された、ある面積を持った領域を指す。図１−（ａ）では図２−（ａ）と同様、本体１Ａ中、２個の概略台形をＸ方向の線に関してＹ方向に線対称形に組み合わせた鼓形のような形状の領域が「本体１Ａの中心部」である「塑性変形部２」を示している。
【００１４】
ダンパー１本体１Ａ全体を二方向に見たときの中心部の領域が「塑性変形部２」であり、図１−（ａ）では（ｂ）に示す曲げモーメント分布に対応した立面形状に「塑性変形部２」を形成している（請求項３）。せん断力作用方向（Ｘ方向）は図７、図８に示すようにダンパー１が跨設される、分離した構造部材６、６が対向する方向に直交する方向を言う。この方向が、ダンパー１が分離した構造部材６、６間に跨設された状態で、構造部材６、６間に相対変形が生じたときに、ダンパー１に本体１Ａ面内のせん断力が作用する方向（Ｘ方向）であり、「塑性変形部２」が変形を生ずる方向（変形方向）、あるいは幅方向でもある。
【００１５】
「塑性変形部２」はせん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）の両側寄りに位置する「接続部３、３」間に作用するＸ方向のせん断力を受けることで、図１−（ｂ）に示すように「塑性変形部２」の中心軸であるＹ方向を向く軸に関してＸ方向両側に三角形状に交互に分布する曲げモーメントを負担する。このことから、「塑性変形部２」はＹ方向を向く軸方向に均等に曲げ降伏が生ずるよう、曲げモーメント分布に対応した立面形状に形成されることが合理的である（請求項３）。「軸方向に均等に曲げ降伏が生ずる」とは、軸方向の各部における曲げ応力（σ＝Ｍ／Ｚ）が軸方向に均等になることを意味する。
【００１６】
「塑性変形部２」に生ずる曲げモーメント分布は図１−（ｂ）に示すように「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）の中心が最小で、軸方向（Ｙ方向）の端部が最大になる直線状の分布を言う。この曲げモーメント分布に対応した立面形状は図１−（ａ）に示すように「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）中心位置におけるＸ方向の幅が最小で、このＸ方向の幅が軸方向（Ｙ方向）端部側へかけて次第に増大する、２個の概略台形を連ねた鼓形のような形状になる。
【００１７】
「塑性変形部２」が曲げモーメント分布に対応した立面形状に形成される場合（請求項３）、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）の各断面に均等に曲げ降伏が生じ、「塑性変形部２」の全長に亘ってエネルギ吸収能力を発揮することができるため、エネルギ吸収効率とエネルギ吸収能力が高い利点がある。
【００１８】
「塑性変形部２」がその軸方向（Ｙ方向）の両側寄りに位置する「接続部３、３」間に作用するＸ方向のせん断力を受け、両構造部材６、６が対向する方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）の相対変形が生じたときには、ダンパー１は図５−（ｂ）に示すように塑性変形部２がせん断変形する、あるいは曲げ変形を伴ってせん断変形することにより構造部材６、６間の相対変形に追従しようとする。
【００１９】
「接続部３、３が塑性変形部２に関してせん断力作用方向に垂直な方向の両側寄りに位置する」とは、せん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の中心、すなわち「塑性変形部２」の「軸方向（Ｙ方向）中心」に関して軸方向両側寄りに「接続部３、３」が位置することである。「両側寄り」とは、「接続部３、３」が「塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）中心」に関して「軸方向両側」に分散していることの意味であり、必ずしも軸方向の両端部寄りに偏っていることの意味ではない。
【００２０】
また「接続部３、３が塑性変形部２のせん断力作用方向（塑性変形部２の変形方向、あるいは幅方向：Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の両側寄りに位置し、」における「接続部３、３」は１枚のダンパー１に付き、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両側寄りに位置する２箇所の接続部３、３を指す。１枚（１個）のダンパー１を「塑性変形部２」と「接続部３、３」に大きく区分すれば、「接続部３、３」は１枚のダンパー１内において「塑性変形部２」の「軸方向（Ｙ方向）」の両側に位置する。「塑性変形部２」の「軸方向（Ｙ方向）」両側のそれぞれに「接続部３、３」が位置することで、ダンパー１は大きく「塑性変形部２」とその軸方向両側に位置する二箇所（二つ）の「接続部３、３」の３部分から構成される。
【００２１】
更に「各接続部３が塑性変形部２のせん断力作用方向（Ｘ方向）両側に分散して位置する接合部３１、３１を有し、」とは、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両側寄りに位置する各「接続部３」のそれぞれが「塑性変形部２」の変形方向（幅方向：Ｘ方向）両側の二箇所に分散して位置する「接合部３１、３１」を有することを言う。「塑性変形部２」の変形方向両側に位置する部分で、図１−（ａ）中、ハッチングを入れた領域が「接合部３１、３１」の一部に該当する。「接合部３１、３１」は「接続部３」の一部として「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両側に位置しながら、「塑性変形部２」の幅方向（Ｘ方向）両側に分散するから、各「接続部３」を細分化して見れば、「接続部３」は「塑性変形部２」の幅方向両側に位置する二箇所（二つ）の「接合部３１、３１」から構成されることになる。
【００２２】
「接続部３」を構成する二つの「接合部３１、３１」が「塑性変形部２」の変形方向（幅方向：Ｘ方向）両側に分散することで、図１−（ａ）に示すように二つの「接合部３１、３１」と「塑性変形部２」はせん断力作用方向（Ｘ方向）に並列するように配列する。「接合部３１、３１は構造部材６には主にボルト接合、もしくは溶接等により接合されるが、ボルト接合される場合には、図示するように接合部３１にボルト１５が挿通する挿通孔３ａが形成される。
【００２３】
「両接合部３１、３１が塑性変形部２のせん断力作用方向に垂直な方向（塑性変形部２の軸方向）の中心寄りに位置している」とは、図２−（ａ）に示す従来のダンパーの、塑性変形部に直列に配列する接合部とは異なり、「接合部３１、３１」が「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両端部より軸方向中心側へ寄った位置にあることを言い、必ずしも軸方向の中心に接近していることの意味ではない。「両接合部３１、３１」は前記のように「塑性変形部２」のせん断力作用方向（Ｘ方向）両側に位置し、「接続部３」を構成する二つの「接合部３１、３１」を指す。
【００２４】
図１−（ａ）においてハッチングで示した領域の少なくとも一部が（ｂ）に破線で示す「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部より中心寄りに位置していれば、その破線より中心寄りに位置する部分の曲げモーメントは「塑性変形部２」の曲げモーメントの最大値Ｍｂより小さいため、「接合部３１」の全体（全長）に生ずる曲げモーメントは図２−（ａ）に示す従来のダンパーの接合部の全体に生ずる曲げモーメントより小さくなる。
【００２５】
すなわち、ハッチングで示した領域である「接合部３１」のＹ方向中心部が破線で示す「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部を通り、Ｘ方向に平行な曲げモーメントが最大値Ｍｂになる直線より「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）中心寄りに位置していれば、「接合部３１」のＹ方向中心に生ずる曲げモーメントはＭｂ以下になるため、ダンパー１が構造部材６へ伝達するための曲げモーメントは小さくなり、結果として後述のように従来のダンパーよりダンパー１の小型化を図ることが可能になる。
【００２６】
従って「接合部３１」はその領域の内の少なくとも一部が「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両端部より軸方向中心側へ寄った位置にあればよく、このことは「接合部３１」が図１−（ａ）、図４−（ｂ）等に示すように破線で示す「塑性変形部２」の軸方向端部と「接続部３」を区画する線を挟んで「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両端部側から軸方向（Ｙ方向）中心側へ跨ることも含む。
【００２７】
「接合部３１」はダンパー１の内、少なくとも構造部材６に接合される部分（領域）を指し、ボルト接合される場合には挿通孔３ａが形成される部分（領域）を指すが、構造部材６への接合が図１−（ａ）において「塑性変形部２」の端部より中心側に位置する部分のハッチングで示す領域（範囲）での接合で足りる場合は、そのハッチングで示した領域のみが「接合部３１」になる。但し、図１−（ａ）に示すように挿通孔３ａが「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部にまで形成される場合には、ハッチングで示した領域から「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部までに連続する領域が「接合部３１」として機能することにもなる。
【００２８】
「各接続部３の両接合部３１、３１が塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）の中心寄りに位置すること」で、「接合部３１、３１」と「塑性変形部２」がせん断力作用方向（Ｘ方向）に並列するように配列することと併せ、「塑性変形部２」はせん断力作用方向（Ｘ方向）両側から２箇所（二つ）の「接合部３１、３１」に挟み込まれる形になる。
【００２９】
「両接合部３１、３１」がせん断力作用方向（Ｘ方向）に「塑性変形部２」と並列し、「塑性変形部２」のＸ方向両側に位置することで、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）に見たとき、「接合部３１、３１」の一部が「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）の端部より中心寄りに位置する。この結果、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両側の「接続部３、３」間へのせん断力の作用時に「接合部３１、３１」が受ける曲げモーメントは前記のように従来のダンパーの接合部より小さくなり、「接合部３１，３１」のＹ方向中心部が「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部より中心寄りに位置する場合には、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部に生ずる曲げモーメントの最大値Ｍｂ以下になる。
【００３０】
「塑性変形部２」に生ずる曲げモーメントは「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）中心で０になり、破線で示すように「塑性変形部２」の軸方向端部で最大になるように直線状に分布するため、「塑性変形部２」の軸方向に見たとき、「塑性変形部２」の端部より中心側に位置する部分の曲げモーメントは最大値Ｍｂ以下である。
【００３１】
前記のように図１−（ａ）では「塑性変形部２」に関して変形方向（幅方向：Ｘ方向）両側に位置する領域を「接合部３１」としてハッチングで示して区画しているが、図１−（ａ）に示す「接合部３１」の幅のまま、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部までに連続する領域を「接合部３１」と見なすとしても、図１−（ａ）においてハッチングで示した領域の少なくとも一部が「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部より中心寄りに位置していれば、「接合部３１」の全体（全長）に生ずる曲げモーメントは図２−（ａ）に示す従来のダンパーの接合部の全体に生ずる曲げモーメントより小さくなる。
【００３２】
図２−（ａ）に示す従来のダンパーの塑性変形部に、その軸方向の延長線上の両側に位置する「接合部」に生ずる曲げモーメントＭａは、「塑性変形部」の軸方向（Ｙ方向）には「接合部」が「塑性変形部」に直列に配列していることから、（ｂ）に示すように「塑性変形部」に軸方向（Ｙ方向）に生ずる曲げモーメントの最大値Ｍｂより大きい（Ｍａ＞Ｍｂ）。前記のように図２−（ｂ）中のＭａは接合部のＹ方向の中間部（中心）位置の曲げモーメントを示している。
【００３３】
これに対し、本発明では「接合部３１、３１」が「塑性変形部」に対し、軸方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）に並列していることから、「接合部３１、３１」に生ずる曲げモーメントは「接合部３１、３１」のＹ方向中心部が「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部より中心寄りに位置する場合には、「塑性変形部２」に軸方向（Ｙ方向）の端部に生ずる曲げモーメントの最大値Ｍｂ以下になるため、「接合部３１、３１」は「塑性変形部２」の軸方向端部が負担する曲げモーメントより小さい曲げモーメントを負担すればよい。従って「接合部３１、３１」に曲げモーメントに抵抗し得る強度を接合部に持たせる上で、「接合部３１、３１」の面積を従来のダンパーの接合部より小さくすることが可能になる。
【００３４】
この結果として、本発明の「塑性変形部２」と「接続部３」を合わせたダンパー１全体（本体１Ａ）の面積Ｓ２は同一面積の「塑性変形部」を持つ従来のダンパー全体（本体１Ａ）の面積Ｓ１より小さくすることが可能であり、その分、必要な鋼材使用量も削減されるため、製作コストの大幅な削減が図られる。
【００３５】
例えば「塑性変形部」が同一の面積を持つ図２−（ａ）に示す従来のダンパーを製作するために必要な、除去部分を含めた鋼板（本体１Ａ）の面積Ｓ１と、図１−（ａ）に示す本発明のダンパー１を製作するために必要な鋼板（本体１Ａ）の面積Ｓ２を対比すれば、Ｓ２／Ｓ１は概算で後述のように１／２程度になっている。図３は図２に示す従来のダンパーに図１に示す本発明のダンパー１を重ねた様子を示している。
【００３６】
図２−（ａ）に示す従来のダンパーの除去部分を含めた鋼板（本体１Ａ）の面積Ｓ１は図３に示すようにＳ１＝ｂ１×ｈ１、図１−（ａ）に示す本発明のダンパー１の除去部分を含めた鋼板（本体１Ａ）の面積Ｓ２はＳ２＝ｂ２×ｈ２で、図３に示す比率の場合、Ｓ２／Ｓ１＝約０．５４になっている。このことは、ダンパー１を製作するための使用鋼材量（材料費）が従来のダンパーの半分程度で済むことを意味する。
【００３７】
図２−（ａ）に示す従来のダンパーの「塑性変形部」を除く「接続部３」に相当する部分（領域）の面積Ｓ３は図３に示すようにＳ３＝ｂ１×ｈ３、図１−（ａ）に示す本発明のダンパー１の「塑性変形部２」を除く「接続部３」の面積Ｓ４はＳ４＝ｂ２×ｈ４＋２×ｂ３×ｈ５で、図３に示す比率の場合、Ｓ４／Ｓ３＝約０．４８になっている。このことは、従来のダンパーと同等のエネルギ吸収能力（塑性変形能力）を持つダンパー１を構造部材６に接合（固定）するための「接続部３（接合部３１）」に固定状態を維持させる上で、あるいは「塑性変形部２」を塑性変形させるための曲げモーメントを負担させる上で、ダンパー１を従来のダンパーより小さい大きさ（規模）で済ませることができることを意味する。
【００３８】
このように本発明のダンパー１を製作するために必要な鋼板の面積Ｓ２が従来のダンパーを製作するために必要な鋼板の面積Ｓ１の半分程度で済むことと、接合部３１、３１を塑性変形部２の幅方向両側に配置できることから、１枚の板の内、ダンパー１を製作するために除去すべき領域が縮小される。
【００３９】
従来のダンパーの場合には、図２−（ａ）に示すように塑性変形部２の幅方向両側の五角形状の領域は接合部３１に使用されることがない無用の領域であり、この領域を接合部３１として使用する考えはない。一方、塑性変形部２の幅方向両側の領域を塑性変形部２の一部に取り込むことは面内剛性を大きくさせることであり、塑性変形部２の塑性変形能力を低下させることになるため、ダンパーからは不在にする必要がある。
【００４０】
これに対し、本発明では図１−（ａ）に示すように接合部３１を塑性変形部２の幅方向両側に配置できることで、除去すべき領域としては塑性変形部２と接合部３１、３１を分離させるためのスリット（縦スリット５）が形成されればよく、無駄に廃棄される材料が節減される。従って除去部分の領域が原形である１枚の鋼材の面積に占める割合が小さく、原料の鋼材に対する、１枚のダンパーの製作に要する鋼材量の比率が大きくなるため、製作効率が高まる。
【００４１】
極端に言えば、図４−（ａ）に示すようにダンパー１本体１Ａに対しては、本体１Ａを大きく塑性変形部２の軸方向両側に二分する横スリット４と、横スリット４の塑性変形部２側の端部から、塑性変形部２の軸方向に、塑性変形部２と接合部３１、３１に区分する縦スリット５が入れられればよい。横スリット４は加工前の鋼板の周囲から塑性変形部２の幅方向側面に到達するまで入れられればよい。図４−（ｂ）は図１−（ａ）に示す形状のダンパー１と図４−（ａ）に示す形状のダンパー１を組み合わせた形状に形成した場合の例を示している。
【００４２】
「接合部３１、３１」に生ずる曲げモーメントを「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）に生ずる曲げモーメントの最大値Ｍｂ以下にするには、図１−（ａ）に破線で示すように塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）両端の位置を通り、せん断力作用方向（Ｘ方向）に平行な直線より、塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）中心側寄りの位置（範囲）に接合部３１、３１のＹ方向中心部を配置すればよい。但し、塑性変形部２と接合部３１、３１はダンパー１の一部であるため、塑性変形部２に連続する接合部３１、３１が塑性変形部２の幅方向両側に位置する状態になるには、塑性変形部２と接合部３１、３１を連続させるためのつなぎの領域が必要である。
【００４３】
そこで、塑性変形部２のせん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）の両端部に、塑性変形部２と接合部３１、３１を連続させるつなぎ部３２を連続させ、このつなぎ部３２のせん断力作用方向両側に接合部３１、３１を連続させて形成することで（請求項２）、塑性変形部２と接合部３１、３１の連続性が確保される。
【００４４】
請求項２ではつなぎ部３２は機能的には塑性変形部２と接合部３１、３１を連続させる働きをするが、つなぎ部３２が構造部材６に重なる場合には、つなぎ部３２に接合部３１の機能を兼ねさせることができる。このため、つなぎ部３２が接合部３１として機能する場合には、接続部３での構造部材６への接合状態において構造部材６と弾塑性ダンパー１を面内方向に分離させようとするせん断力に対する抵抗力（せん断抵抗力）を高め、構造部材６と弾塑性ダンパー１との一体性の効果を向上させることが可能になる。図１−（ａ）ではつなぎ部３２にもボルト１５が挿通する挿通孔３ａを形成した様子を示している。
【００４５】
接合部３１、あるいは接合部３１とつなぎ部３２が構造部材６にボルト１５により接合される場合、構造部材６とダンパー１を面内方向に分離させようとするせん断力の作用時には、接合部３１の挿通孔３ａを挿通するボルト１５には軸に直交する方向のせん断力が作用するため、ボルト１５はせん断抵抗力により、あるいは構造部材６との間の摩擦力により外力に抵抗することになる。
【００４６】
図１−（ａ）、図４以下に示す本発明のダンパー１は図６−（ａ）〜（ｄ）に示すようにせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部３１を挟んで塑性変形部２が複数、配列する形状に形成されることもある（請求項４）。この場合、１個のダンパー１が複数個の塑性変形部２を持つことで、エネルギ吸収能力が高い利点を有する。
【００４７】
「接合部３１を挟んで塑性変形部２が複数、配列する」とは、図６−（ａ）、（ｂ）に示すようにせん断力作用方向（Ｘ方向）に複数の塑性変形部２と接合部３１が交互に、あるいは図６−（ｃ）、（ｄ）に示すように接合部３１が両端部に集約して配列することを言い、ダンパー１（本体１Ａ）全体ではせん断力作用方向（Ｘ方向）の両側に接合部３１が位置する。「塑性変形部２が複数、配列すること」で、請求項４のダンパー１は例えば図６−（ａ）、（ｂ）に示すように図１−（ａ）、図４等に示す「塑性変形部２」が単一のダンパー１をせん断力作用方向（Ｘ方向）に連ねた形になり、図１−（ａ）等に示すダンパー１を、接合部３１を重複させながら、接合部３１の位置でせん断力作用方向に折り返した形状になる。
【００４８】
図６−（ａ）は図１−（ａ）に示す形状のダンパー１の塑性変形部２がせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部３１を挟んで複数、配列する形状にダンパー１を形成した場合、（ｂ）は図４−（ａ）に示す形状のダンパー１の塑性変形部２がせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部３１を挟んで複数、配列する形状にダンパー１を形成した場合を示している。図６−（ｃ）、（ｄ）は形態的にはそれぞれ図６−（ａ）、（ｂ）において、Ｘ方向に隣接する塑性変形部２、２間の接合部３１を省略した形に相当する。図６−（ｂ）ではＸ方向中間部に１個の塑性変形部２を形成しているが、（ｄ）では中間部に２個の塑性変形部２を配置している。
【発明の効果】
【００４９】
塑性変形部に関してせん断力作用方向に垂直な方向の両側寄りに位置し、構造部材に接続される接続部が塑性変形部のせん断力作用方向両側に分散して位置する接合部を有し、両接合部が塑性変形部のせん断力作用方向に垂直な方向の中心寄りに位置しているため、接合部と塑性変形部をせん断力作用方向に並列させることができる。
【００５０】
この結果、塑性変形部の軸方向両側の接続部間へのせん断力の作用時に接合部が受ける曲げモーメントを塑性変形部に軸方向に生ずる曲げモーメントの最大値Ｍｂ以下に抑えることもできるように、接合部は塑性変形部の軸方向端部が負担する曲げモーメントを、従来のダンパーより小さい曲げモーメントで負担すればよいため、接合部の面積を従来のダンパーの接合部より小さくすることができる。従って塑性変形部と接続部を合わせたダンパー全体の面積を同一面積の塑性変形部を持つ従来のダンパー全体の面積より小さくすることができ、その分、必要な鋼材使用量も削減されるため、製作コストの大幅な削減が図られる。
【００５１】
また接合部を塑性変形部の幅方向両側に配置できることで、１枚の鋼材（鋼板）からダンパーを製作する場合に、除去すべき領域としては塑性変形部と接合部を分離させるためのスリットを形成すればよく、無駄な材料を節減できるため、除去部分の領域が原形である１枚の鋼材の面積に占める割合が小さく、原料の鋼材に対する、１枚のダンパーの製作に要する鋼材量の比率が大きくなるため、製作効率が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】（ａ）は本発明の弾塑性ダンパーの基本的な製作例を示した立面図、（ｂ）は塑性変形部がせん断力を受けたときに塑性変形部に生ずる曲げモーメントの分布状態を示した曲げモーメント図である。
【図２】（ａ）は従来の弾塑性ダンパーの基本的な製作例を示した立面図、（ｂ）は塑性変形部がせん断力を受けたときに塑性変形部に生ずる曲げモーメントの分布状態を示した曲げモーメント図である。
【図３】図２に示す従来の弾塑性ダンパーに、同一形状、同一面積の塑性変形部を持つ図１−（ａ）に示す本発明の弾塑性ダンパーを重ねた様子を示した立面図である。
【図４】（ａ）は本発明の弾塑性ダンパーを製作する上で、鋼材の無駄を極力少なくした場合の製作例を示した立面図、（ｂ）は図１−（ａ）に示す形状の塑性変形部を持つ弾塑性ダンパーを製作する上で、鋼材の無駄を極力少なくした場合の製作例を示した立面図である。
【図５】（ａ）は図４−（ｂ）に示す製作例の弾塑性ダンパーの変形例として接合部の領域（面積）を拡大した場合の例を示した立面図、（ｂ）は（ａ）に示す弾塑性ダンパーがせん断力を受けて変形を生じたときの様子を示した立面図である。
【図６】（ａ）は図１−（ａ）に示す形状の弾塑性ダンパーの塑性変形部がせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部を挟んで複数、配列する形状に弾塑性ダンパーを形成した場合の製作例を示した立面図、（ｂ）は図４−（ａ）に示す形状の弾塑性ダンパーの塑性変形部がせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部を挟んで複数、配列する形状に弾塑性ダンパーを形成した場合の製作例を示した立面図、（ｃ）は（ａ）に示す弾塑性ダンパーにおける、Ｘ方向に隣接する塑性変形部間の接合部を省略した形に弾塑性ダンパーを形成した場合の製作例を示した立面図、（ｄ）は（ｂ）に示す弾塑性ダンパーにおける、Ｘ方向に隣接する塑性変形部間の接合部を省略し、Ｘ方向中間部に２個の塑性変形部を配置した形に弾塑性ダンパーを形成した場合の製作例を示した立面図である。
【図７】図１−（ａ）に示す弾塑性ダンパーの構造部材への設置（接合）例を示した立面図であり、（ａ）は構造部材が分離した梁部材の場合、（ｂ）は分離した間柱の場合、（ｃ）はブレースと梁部材の場合である。
【図８】図４−（ｂ）、あるいは図５に示す弾塑性ダンパーの他の構造部材への設置（接合）例を示した立面図であり、（ａ）は構造部材が分離した梁部材の場合、（ｂ）は分離した間柱の場合、（ｃ）は分離した梁部材の場合である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００５４】
図１−（ａ）は互いに分離した構造部材６、６間に跨って設置され、面内方向のせん断力を受けて変形する、本体１Ａが板状の曲げ降伏型弾塑性ダンパー（以下、ダンパー）１の製作例を示している。構造部材６、６は直接、力の伝達がされない状態に互いに分離していればよく、構造物内での部位は問われない。具体的には分離した梁部材同士、柱部材同士、間柱同士の他、耐震壁やブレースと柱・梁のフレーム同士等があり、構造部材６には基礎も含まれる。
【００５５】
図１−（ａ）等はダンパー１に作用するせん断力の作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）を上下に向けた状態で示しているが、構造部材６、６へのダンパー１の設置状態で水平方向にせん断力が作用するとは必ずしも限らず、図７−（ａ）、図８−（ａ）、（ｃ）に示すように設置状態で鉛直方向にせん断力が作用することもある。
【００５６】
例えば図７−（ａ）に示すように構造部材６、６が水平方向に隣接する柱１１、１１間に架設され、互いに分離した梁（梁部材）１２、１２である場合には、柱１１と梁１２からなるフレームの層間変形時に、構造部材６、６（梁（梁部材）１２、１２）間には鉛直方向に相対変形が生じ、せん断力の作用方向は鉛直方向になるから、ダンパー１は図１−（ａ）等の向きの状態から９０度、回転させた状態で構造部材６、６間に設置される。
【００５７】
図７−（ｂ）に示すように構造部材６が鉛直方向に隣接する梁１２、１２間に架設され、互いに分離した間柱（あるいは壁）１３、１３である場合には、フレームの層間変形時に構造部材６、６（間柱１３、１３）間に水平方向に相対変形が生じ、せん断力の作用方向は水平方向になるから、ダンパー１は図１−（ａ）等の向きのまま、構造部材６、６間に設置される。
【００５８】
図７−（ｃ）は一方の構造部材６がブレース１４で、他方の構造部材６がフレームを構成する梁１２である場合のダンパー１の設置状態を示しているが、この場合、構造部材６、６間には水平方向に相対変形が生じるから、ダンパー１は図７−（ｂ）の場合と同様、図１−（ａ）等の状態のまま、構造部材６、６間に設置される。ブレース１４が柱１１にダンパー１を介して接合される場合には、相対変形は鉛直方向になるから、ダンパー１は図７−（ａ）と同じ向きで使用される。
【００５９】
ダンパー１の本体１Ａは図１−（ａ）等に示すように本体１Ａの中心部、もしくはその付近に位置し、矢印で示すＸ方向のせん断力を負担して曲げ降伏し得る塑性変形部２と、せん断力の作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の、塑性変形２部の両側に位置し、各構造部材６に接続される接続部３、３の３部分を備える。図１−（ａ）中、本体１Ａの中心部において概略台形をＸ方向に線対称形に組み合わせた鼓形のような形状の領域が塑性変形部２を示している。図面では製作のし易さと構造部材６への接合のし易さから、本体１Ａの外形を方形状に形成しているが、本体１Ａの外形形状は任意であり、多角形状、楕円形状、円形状等にも形成される。
【００６０】
各接続部３は塑性変形部２のせん断力作用方向（Ｘ方向）両側に分散して位置する接合部３１、３１を有し、両接合部３１、３１は塑性変形部２のせん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の中心寄りに位置している。図１−（ａ）中、ハッチングを入れた領域が接合部３１の一部を示しているが、図面ではハッチングで示した領域からＹ方向の端部までの連続した領域にも挿通孔３ａを形成し、ハッチングで示した領域とＹ方向の端部までの連続した領域を接合部３１として使用している。塑性変形部２のせん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の中心は図１−（ａ）に示す概略台形を連ねた鼓形のような形状の塑性変形部２の最も幅の小さい部分を指す。せん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）は塑性変形部２の軸方向でもある。
【００６１】
接合部３１、３１は接続部３の内、Ｘ方向両側に位置し、且つＸ方向の各側に付き、Ｙ方向には塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）の中心側寄りに位置し、両接合部３１、３１と塑性変形部２はＸ方向に並列する。このＸ方向両側に位置する接合部３１、３１を接続部３の一部として連続させるために、塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）の両端部には接続部３を構成する（接続部３の一部となる）つなぎ部３２が連続して形成される。このつなぎ部３２のＸ方向両側部分からＹ方向の中心側へハッチングで示す接合部３１、３１の一部が連続して形成される。
【００６２】
接続部３は少なくとも接合部３１において構造部材６に接合されるが、つなぎ部３２は接続部３の一部であるため、図面では接合部３１に加え、つなぎ部３２にも構造部材６へのボルト１５による接合のための挿通孔３ａを形成し、接続部３の全体を接合部３１として利用している。
【００６３】
本発明では接続部３の全体が図２−（ａ）に示す従来のダンパーにおける接合部と同等の機能を果たし（エネルギ吸収能力を発揮し）ながらも、接合部３１が塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）中心寄りに位置していることで、接続部３、３間に作用するせん断力により接続部３全体が負担する曲げモーメントが低減されるため、挿通孔３ａの形成数は図２−（ａ）との対比では削減されている。図２−（ａ）の塑性変形部と同一面積の塑性変形部２を持つ図１−（ａ）のダンパー１の場合、接続部３の面積は図２−（ａ）のダンパーの接合部の５０％程度の大きさになっており、それに伴い、挿通孔３ａの数は従来のダンパーより少なくなっている。
【００６４】
図４−（ａ）、（ｂ）はダンパー１本体１Ａの原形となる鋼材（鋼板）が方形状である場合に、１枚の鋼材からダンパー１を製作する上で、除去される部分が少なく、無駄の少ない形状にダンパー１を製作した場合の製作例を示している。図４−（ａ）、（ｂ）では鋼材（鋼板）の除去部分を縦と横の二方向のスリットのみにしている。
【００６５】
ダンパー１の本体１Ａを大きく区分すれば、本体１Ａの中心部、もしくはその付近の領域を占める塑性変形部２と、その軸方向（Ｙ方向）両側に位置する接続部３、３の３部分（領域）に区分される。従って本体１Ａをこの３部分に区分する上では、図４−（ａ）に示すようにせん断力作用方向（Ｘ方向）を横に向け、垂直な方向（Ｙ方向）を縦に向けた状態で、本体１Ａの縦向きの外周縁のＹ方向中間部（中央部）からＸ方向に平行に本体１Ａの中途まで横スリット４を入れ、その横スリット４の本体１Ａ中心部側の先端位置からＹ方向に平行に本体１Ａの中途まで縦スリット５を入れることにより本体１Ａが３部分に区分される。
【００６６】
横スリット４の方向は必ずしもＸ方向に平行であるとは限らず、Ｘ方向に対して傾斜することもある。また横スリット４は本体１Ａの縦向きの外周縁のＹ方向中央部から入れられるとも限らない。同じく図４−（ｂ）に示すように縦スリット５の方向も必ずしもＹ方向に平行であるとは限らず、Ｙ方向に対して傾斜することもある。
【００６７】
横スリット４は基本的に本体１Ａの縦向きの外周縁の全長の内、その方向の中間部位置、特に中央部位置から、塑性変形部２の外形を区画する位置までＸ方向に入れられる。横スリット４の端部である、塑性変形部２を区画する位置からＹ方向に縦スリット５が塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）の端部を区画する位置まで入れられる。縦スリット５の端部である塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）の端部を区画する位置は接続部３との境界でもある。本体１Ａは縦スリット５の形成によってＸ方向に塑性変形部２と接合部３１の一部とに区画される。本体１Ａは横スリット４の形成によってＹ方向には塑性変形部２の軸方向両側に位置する接続部３、３の接合部３１、３１に区分される。
【００６８】
図４−（ｂ）は図４−（ａ）に示す要領で横スリット４と縦スリット５を入れる上で、縦スリット５によって区画される塑性変形部２の立面形状が図１−（ａ）に示すダンパー１の塑性変形部２に近い形状になるように縦スリット５の方向をＹ方向に対して角度を付けた場合の例を示している。ここでは縦スリット５を横スリット４の端部から両接続部３、３側へかけて塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）を向く中心線からの距離が大きくなるような傾斜を付けて形成している。
【００６９】
図４−（ｂ）では縦スリット５の接続部３寄りの端部を塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）に平行に近い方向からＸ方向に平行に近い方向へ縦スリット５の傾斜角度を変えているが、このようにすることで、塑性変形部２の軸方向の端部の幅を接続部３へかけて緩やかに拡大することができる。結果として、塑性変形部２の軸方向端部の幅が急激に変化する箇所の形成がなくなるため、塑性変形時に塑性変形部２の軸方向端部付近に応力が集中することが回避される利点がある。
【００７０】
図５−（ｂ）は（ａ）に示すダンパー１の接続部３、３が構造部材６、６に接合された使用状態で、両構造部材６、６間に互いに平行なまま相対変形が生じ、ダンパー１にせん断力が作用、塑性変形部２に曲げモーメントが作用したときの様子を示す。ここに示すようにダンパー１は塑性変形部２が曲げ変形を伴うせん断変形を生ずることにより構造部材６、６間の相対変形に追従する。
【００７１】
図５−（ａ）は図４−（ｂ）に示す製作例のダンパー１の変形例として、塑性変形部２の両側の接合部３１、３１の領域（面積）を拡大し、構造部材６への接合状態における構造部材６、６間に作用するせん断力に対する抵抗力を増大させた場合の製作例を示している。（ｂ）は（ａ）に示すダンパー１がＸ方向にせん断力を受けて変形を生じたときの様子を示している。
【００７２】
図５−（ｂ）では塑性変形部２のせん断変形時の挙動として塑性変形部２の上側に位置する接続部３が下側の接続部３に対して図面上、左側へ相対移動（相対変形）したときの様子を示している。この上側の接続部３に着目すれば、その接続部３の内、塑性変形部２に関して右側に位置する接合部３１は塑性変形部２に接近しようとし、左側に位置する接合部３１は塑性変形部２から遠ざかろうとする。
【００７３】
図５−（ｂ）は塑性変形部２を挟んで上側（下側）に位置する接続部３が下側（上側）に位置する接続部３に対して左側（右側）へ相対変形しているときの様子を示しているが、相対変形はせん断力作用方向（Ｘ方向）の正負の向きに交互に生ずるため、図５−（ｂ）の次の場面では上側（下側）に位置する接合部３１が下側（上側）に位置する接続部３に対して右側（左側）へ相対変形する。
【００７４】
このように両接続部３、３間の相対変形時には、塑性変形部２に接近しようとする側（図５−（ｂ）の右上側と左下側）の接合部３１と塑性変形部２との間の縦スリット５の幅である対向する内周面は互いに接近し、縦スリット５の対向する内周面が互いに接触するまでは、両接続部３、３間にせん断力作用方向（Ｘ方向）に相対変形が生じ得る。詳しく言えば、両接続部３、３間の相対変形時には、塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）の中心に関して点対称の位置関係にある右上側の接合部３１と左下側の接合部３１の各塑性変形部２側の側面（縦スリット５の内周面）が、それぞれに対向する塑性変形部２の側面（縦スリット５の内周面）に接近する。
【００７５】
この結果、両接続部３、３間の相対変形が進行することで、双方の対向する側面（縦スリット５の対向する内周面）が互いに接触し、互いに接触すれば、接触時以降の相対変形が制限されるため、双方の対向する側面は塑性変形部２に対する接合部３１（接続部３）の相対変形量、あるいは両接続部３、３間の相対変形量を制限するストッパとしての機能を果たし得ることになる。「縦スリット５の対向する内周面」は縦スリット５の全周の内、せん断力作用方向（Ｘ方向）に対向する内周面を指し、「内周面間距離」は縦スリット５の幅であり、せん断力作用方向（Ｘ方向）に対向する内周面間の距離を言う。
【００７６】
図５−（ｂ）の次の瞬間には両接続部３、３は塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）に関して線対称に挙動するため、塑性変形部２の軸方向の中心に関して点対称位置にある左上側の接合部３１の塑性変形部２側の側面（縦スリット５の内周面）と右下側の接合部３１の塑性変形部２側の側面（縦スリット５の内周面）が共に塑性変形部２の側面に接近し、ストッパとして機能し得る。縦スリット５の対向する内周面が互いに平行なまま、塑性変形部２の変形に追従する場合には、縦スリット５の対向する内周面は全長に亘って一様に接触するため、全長がストッパになるが、内周面が平行な状態を維持しない場合には、最初に接触する内周面同士がストッパになる。
【００７７】
このように塑性変形部２に接近しようとする側（図５−（ｂ）中、右上側と左下側）の接合部３１の側面（縦スリット５の内周面）と塑性変形部２の側面（縦スリット５の内周面）との間において、縦スリット５の対向する内周面同士が全長、あるいは少なくとも一定区間に亘って一様に接触する状態を得ることが可能になる。縦スリット５の対向する内周面同士が少なくとも一定区間に亘って一様に接触することで、その状態から更に縦スリット５の内周面間距離が縮小することはないため、内周面同士が接触した状態以降の塑性変形部２の変形が阻止され、両接続部３、３間の相対変形量（塑性変形部２の変形量）が制限される。
【００７８】
縦スリット５の対向する内周面同士の接触により両接続部３、３間の相対変形量が制限されることで、ある構面内、例えば柱・梁のフレーム内に塑性変形部２の曲げ剛性、あるいはせん断剛性の相違する複数個のダンパー１が配置される場合に、これら複数個のダンパー１を降伏強度の小さい順に段階的に機能させることが可能になる。
【００７９】
例えば柱・梁のフレーム内に、曲げ剛性の相違する複数個の曲げ変形型のダンパーを配置したとしても、従来のように各ダンパーの変形量に制限がなければ、最初に降伏した、曲げ降伏強度の最も小さいダンパーが変形しきるまで変形しながらせん断力を負担するため、そのダンパーより降伏強度の高いダンパーを降伏させることにはならない。結局、複数個のダンパーを一フレーム内に配置しても、これらを段階的に降伏させることはできない。
【００８０】
すなわち、従来のダンパーを一フレーム内に複数個、配置しても、全ダンパーが段階的に機能する訳ではないため、複数個分のエネルギ吸収効果を期待することはできず、一フレーム単位では１個のダンパーを配置したことと違いがない。従って、例えばフレームの梁（梁部材）にダンパーを設置するとすれば、梁の中央部に１個のダンパーを設置することになる。
【００８１】
これに対し、図５−（ｂ）の例では塑性変形部２のせん断変形量（曲げ変形量）が制限されていることで、降伏強度の相違する（相対変形量が制限された）複数個のダンパー１を一フレーム内に配置したとき、最も降伏強度の小さいダンパー１の変形量が制限された時点で、そのダンパー１はそれ以上の変形が進行しなくなるため、次に降伏強度の小さいダンパー１が降伏を開始し、塑性変形をすることになる。このように降伏強度の相違する複数個のダンパー１が一フレーム内に設置されることで、降伏強度の小さい順に段階的に機能することが可能になる。
【００８２】
このことから、図５−（ｂ）の例では従来はエネルギ吸収効果を期待する上で、意味を持たなかった一フレーム内への複数個のダンパー１の配置が意味を持つにようになり、複数個の配置により全ダンパー１を有効に機能させ、エネルギ効果を発揮させることが可能になる。
【００８３】
図６−（ａ）、（ｂ）はせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部３１を挟んで複数個の塑性変形部２が配列する形状にダンパー１を形成した場合の製作例を示す。図６−（ａ）は図１−（ａ）に示す形状のダンパー１の塑性変形部２がせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部３１を挟んで２個、配列する形状にダンパー１を形成した場合、（ｂ）は図４−（ａ）に示す形状のダンパー１の塑性変形部２がせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部３１を挟んで３個、配列する形状にダンパー１を形成した場合である。これらの場合、ダンパー１が複数個の塑性変形部２を持つことで、複数個分のダンパー１のエネルギ吸収能力を持つことになる。
【００８４】
図６−（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ図６−（ａ）、（ｂ）の変形例であり、（ａ）、（ｂ）におけるＸ方向に隣接する塑性変形部２、２間の接合部３１を省略した形にダンパー１を形成した場合の製作例を示す。図６−（ｃ）、（ｄ）に示す製作例の場合、Ｘ方向中間部の接合部３１が不在になることで、Ｘ方向中間部に接合部３１がある（ａ）、（ｂ）に示す製作例との対比では、同等のエネルギ吸収能力を持ちながらも、ダンパー１のＸ方向長さを短縮し、ダンパー１全体の面積を縮小させることができ、ダンパー１の小型化が図られる利点がある。図６−（ｃ）、（ｄ）に示す例では隣接する塑性変形部２、２間の接合部３１が省略された形をすることで、接合部３１がＸ方向両側にのみ配置されるため、（ｄ）ではＸ方向両側の接合部３１の構造部材１０への接合状態における構造部材１０からの分離に対する安定性向上のために、ボルト１５用の挿通孔３ａを２列に配列させている。
【００８５】
図７−（ａ）は前記の通り、図１−（ａ）に示すダンパー１をその向きから９０度、回転させた状態で互いに分離した、構造部材１０としての梁（梁部材）１２、１２間に跨設した場合の例を示している。柱１１と梁１２からなるフレームの層間変形時には、梁（梁部材）１２、１２のウェブ間に（フレームの構面内で）せん断変形が生じようとするため、ダンパー１はフレームの構面内方向に面内方向を向けた状態で、例えば両梁（梁部材）１２、１２のウェブに重なってボルト１５等により接合される。図面では構造部材１０（梁１２のウェブ等）の片面にダンパー１を重ねて接合している様子を示しているが、ダンパー１は構造部材１０（梁１２のウェブ等）の両面に重なって接合されることもある。
【００８６】
図７−（ｂ）は図１−（ａ）に示すダンパー１をその向きのまま、互いに分離した、構造部材１０としての間柱（壁）１３、１３間に跨設した場合の例を示している。この場合、フレームの層間変形時には、間柱１３、１３のウェブ間に（フレームの構面内で）せん断変形が生じようとするため、ダンパー１は図８−（ａ）と同様にフレームの構面内方向に面内方向を向けた状態で、例えば両間柱１３、１３のウェブに重なってボルト１５等により接合される。
【００８７】
図７−（ｃ）は図１−（ａ）に示すダンパー１をその向きのまま、互いに分離した、構造部材１０としてのブレース１４と、構造部材１０としてのフレームを構成する梁１２との間に跨設した場合の例を示している。この場合、フレームの層間変形時には、図７−（ｂ）と同様、ブレース１４と梁１２との間にフレームの構面内でせん断変形が生じようとするため、ダンパー１はフレームの構面内方向に面内方向を向けた状態で、ブレース１４と梁１２との間に跨って双方に直接、もしくは間接的に接合される。図面ではブレース１４と梁１２からそれぞれガセットプレート１８、１８を突設し、両ガセットプレート１８、１８にダンパー１をボルト１５により接合している。
【００８８】
図８−（ａ）〜（ｃ）は図５−（ｂ）に示すように縦スリット５の対向する内周面が変形制限機能を発揮し得るダンパー１の柱・梁のフレーム内への設置例を示す。変形制限機能付きのダンパー１は一構面（一フレーム）内に複数個、設置されたときに、降伏強度の小さい順に段階的に曲げ降伏していくことが可能であるから、図８では一構面（一フレーム）内に降伏強度の異なる複数個のダンパー１を設置している。
【００８９】
図８−（ａ）はフレームを構成する柱（柱部材）１１、１１から梁１２を構成する、構造部材１０としてのブラケット１６、１６を突設し、両ブラケット１６、１６間に構造部材１０としての梁部材１２を架設し、ブラケット１６と梁部材１２のウェブ間にダンパー１を跨設した場合の例を示している。ブラケット１６と梁部材１２のフランジ間には継手部材１７を跨設している。
【００９０】
梁（梁部材）１２は現場での作業性の面より、図８−（ａ）に示すように柱１１、１１間に亘る全長の内、予め柱（柱部材）１１に一体化させられる柱側の一部区間であるブラケット１６と、両ブラケット１６、１６間に配置される中間区間である梁部材１２とに分割されることが多く、梁部材１２は現場でブラケット１６、１６に接合される。梁部材１２と両側のブラケット１６、１６とは双方のウェブ間及びフランジ間に跨る継手部材１７によって接合される。
【００９１】
図８−（ｂ）はフレームを構成する梁（梁部材）１２、１２から間柱（壁）１３を構成する、構造部材１０としてのブラケット１６、１６を突設し、両ブラケット１６、１６間に構造部材１０としての間柱１３の部材を架設し、ブラケット１６と間柱１３の部材のウェブ間にダンパー１を跨設した場合の例を示している。ブラケット１６と間柱１３の部材のフランジ間には継手部材１７を跨設している。図７−（ｂ）、図８−（ｂ）に示す間柱（壁）１３は図７−（ｃ）に示すブレース１４と同様、フレーム内では耐震要素として機能するが、間柱１３の幅（成）が拡大すれば、間柱１３は耐震壁に相当する。
【００９２】
図８−（ｃ）は図７−（ａ）と同様に、フレームを構成する柱（柱部材）１１、１１から梁１２を構成する、構造部材１０としての梁部材１２、１２を片持ち梁状態で、互いに分離した状態で突設し、分離した梁部材１２、１２のウェブ間にダンパー１を跨設した場合の例を示している。図８−（ｃ）では梁部材１２、１２のフランジ間に継手部材１７を跨設しているが、図７−（ａ）と同様に継手部材１７は跨設されないこともある。
【符号の説明】
【００９３】
１……弾塑性ダンパー、１Ａ……本体、
２……塑性変形部、
３……接続部、３１……接合部、３２……つなぎ部、３ａ……挿通孔、
４……横スリット、５……縦スリット、
６……構造部材、
１１……柱（柱部材）、１２……梁（梁部材）、
１３……間柱（壁）、１４……ブレース、
１５……ボルト、１６……ブラケット、
１７……継手部材、１８……ガセットプレート。
【技術分野】
【０００１】
本発明は構造物の内部、あるいは外部において地震や風荷重等により水平力を負担するときに、相対変形を生じ得る分離した構造部材間に跨る形で設置され、外力として主にせん断力を受けることで曲げ降伏する曲げ降伏型弾塑性ダンパーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
板状の本体が面内方向にせん断力を受けて変形し、せん断力の作用方向に垂直な方向の中間部が曲げ降伏する形式の弾塑性ダンパーはせん断力作用方向に垂直な方向の両側部分に位置する接合部において互いに分離している構造部材に接合されることで、構造部材間に跨って設置される。弾塑性ダンパーはこの設置状態で構造部材間の相対変形（相対変位）に伴って面内方向の水平力をせん断力として受けることで、せん断力作用方向に垂直な方向の中間部に位置する塑性変形部がせん断変形し、あるいは曲げ変形を伴いながらせん断変形し、せん断降伏、もしくは曲げ降伏することにより振動エネルギを吸収する（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献１、２の弾塑性ダンパーはせん断変形、あるいは曲げ変形する領域である塑性変形部に六角形状、もしくはそれに近似した形状の孔（開口）が形成されていることで、孔以外の領域がせん断力を受けたときの曲げモーメント分布に対応した形状になるため、せん断力の作用方向に垂直な方向の全高に亘り、曲げモーメントによって一様に降伏することができる利点を持っている。いずれのダンパーも降伏領域に孔が形成されていることで、せん断力より曲げモーメントで曲げ降伏する傾向が強い。
【０００４】
但し、降伏領域に孔を形成した場合には、孔の形成がない場合より降伏強度が低下していることから、孔がない場合より小さい力で塑性化し易い状態にあり、降伏後の変形能力を期待することができる。このため、ダンパーに比較的大きい降伏強度が要求されるような場合には、強度を高める上で、接合部を含めて使用鋼材量を増加させることが必要になるため、製作コストが上昇する。
【０００５】
一方、特許文献３のように曲げモーメントよりせん断力で降伏する傾向の強いせん断降伏型のダンパーは曲げ降伏型のダンパーより例えば開口がない分、降伏強度を高くすることができるため、接合部を除くダンパー部のみに着目すれば、使用鋼材量を増すことなく、比較的大きい変形能力を持たせることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−１９０８８０号公報（第１図〜第６図）
【特許文献２】特開平１−２０３５４３号公報（第１図、第６図、第９図、第１０図）
【特許文献３】特開２０００−７３４９５公報（段落０００９〜００１１、図１、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、２のダンパーを簡略化した図２−（ａ）に示すダンパーのように、塑性変形部のせん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の両側に接合部があるダンパーでは、せん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）に接合部と塑性変形部が直列に配列することで、接合部に生ずる曲げモーメントＭａが塑性変形部に生ずる曲げモーメントＭｂより大きくなる。この結果、塑性変形部が降伏する以前に接合部が曲げモーメントを受けることによって構造部材への曲げモーメントＭｂの伝達能力を損なう可能性があり得るため、接合部の面積を広くする等により、曲げモーメントの伝達能力を高めるための対策が必要になることがある。
【０００８】
図２−（ａ）に示す、塑性変形部のＹ方向両側に接合部が位置するダンパーでは、せん断力の作用時に塑性変形部に対し、（ｂ）に示すように曲げモーメントがせん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）を向く軸に関して対称に、三角形状に分布する。以下では便宜的に「せん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）」を「塑性変形部の軸方向」と言うこともある。
【０００９】
図２−（ａ）に示すダンパーにＸ方向にせん断力が作用するとき、曲げモーメントはせん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向：塑性変形部の軸方向）の中心から両側の接合部へかけて中心からの距離に比例して増加するため、塑性変形部より接合部の曲げモーメントが大きくなり、この曲げモーメントに抵抗し得る強度と剛性を接合部に持たせる必要がある。図２−（ｂ）に示すようにダンパーに生ずる曲げモーメントの最大値Ｍａは塑性変形部の軸方向（Ｙ方向）の接合部の端部に表れ、塑性変形部の端部に生ずる曲げモーメントの最大値Ｍｂより大きい。図２−（ｂ）中のＭａは接合部におけるＹ方向中間部（中心）位置の曲げモーメントを示している。
【００１０】
また図２−（ａ）に示すようにせん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（塑性変形部の軸方向：Ｙ方向）に塑性変形部と接合部が直列に配列する立面形状のダンパーを例えば１枚の方形状の鋼材（鋼板）から製作する場合、塑性変形部と接合部を残すために、塑性変形部の幅方向両側から不要な部分（領域）を切断し、除去することになる。この場合、不要な部分は五角形状の領域になるが、この領域は原形である１枚の鋼材の面積に占める割合が大きく、原料の鋼材に対する、１枚のダンパーの製作に要する鋼材量の比率が小さいため、製作効率が低い。
【００１１】
本発明は上記背景より、従来のダンパーの塑性変形部と同一の変形能力を持たせながらも、接合部に作用する曲げモーメントの大きさを低減し、接合部を含めたダンパー自体の規模の縮小化を可能にする形態の曲げ降伏型弾塑性ダンパーを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明の曲げ降伏型弾塑性ダンパーは、互いに分離した構造部材間に跨って設置され、面内方向のせん断力を受けて変形し、曲げ降伏する板状の弾塑性ダンパーであり、
板状の本体の中心部、もしくはその付近に位置し、前記せん断力を負担して曲げ降伏し得る塑性変形部と、前記塑性変形部に関して前記せん断力作用方向に垂直な方向の両側寄りに位置し、前記各構造部材に接続される接続部の３部分を備え、
前記各接続部は前記塑性変形部の前記せん断力作用方向両側に分散して位置する接合部を有し、この両接合部は前記塑性変形部の前記せん断力作用方向に垂直な方向の中心寄りに位置していることを構成要件とする。
【００１３】
「本体の中心部」とは、図１−（ａ）に示すように弾塑性ダンパー（以下、ダンパー）１の本体１Ａ全体（立面）をせん断力作用方向（Ｘ方向）とそれに垂直な方向（Ｙ方向）の二方向に見たとき、せん断力作用方向（Ｘ方向）の中間部の区間と、せん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）の中間部の区間の二方向に区画された、ある面積を持った領域を指す。図１−（ａ）では図２−（ａ）と同様、本体１Ａ中、２個の概略台形をＸ方向の線に関してＹ方向に線対称形に組み合わせた鼓形のような形状の領域が「本体１Ａの中心部」である「塑性変形部２」を示している。
【００１４】
ダンパー１本体１Ａ全体を二方向に見たときの中心部の領域が「塑性変形部２」であり、図１−（ａ）では（ｂ）に示す曲げモーメント分布に対応した立面形状に「塑性変形部２」を形成している（請求項３）。せん断力作用方向（Ｘ方向）は図７、図８に示すようにダンパー１が跨設される、分離した構造部材６、６が対向する方向に直交する方向を言う。この方向が、ダンパー１が分離した構造部材６、６間に跨設された状態で、構造部材６、６間に相対変形が生じたときに、ダンパー１に本体１Ａ面内のせん断力が作用する方向（Ｘ方向）であり、「塑性変形部２」が変形を生ずる方向（変形方向）、あるいは幅方向でもある。
【００１５】
「塑性変形部２」はせん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）の両側寄りに位置する「接続部３、３」間に作用するＸ方向のせん断力を受けることで、図１−（ｂ）に示すように「塑性変形部２」の中心軸であるＹ方向を向く軸に関してＸ方向両側に三角形状に交互に分布する曲げモーメントを負担する。このことから、「塑性変形部２」はＹ方向を向く軸方向に均等に曲げ降伏が生ずるよう、曲げモーメント分布に対応した立面形状に形成されることが合理的である（請求項３）。「軸方向に均等に曲げ降伏が生ずる」とは、軸方向の各部における曲げ応力（σ＝Ｍ／Ｚ）が軸方向に均等になることを意味する。
【００１６】
「塑性変形部２」に生ずる曲げモーメント分布は図１−（ｂ）に示すように「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）の中心が最小で、軸方向（Ｙ方向）の端部が最大になる直線状の分布を言う。この曲げモーメント分布に対応した立面形状は図１−（ａ）に示すように「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）中心位置におけるＸ方向の幅が最小で、このＸ方向の幅が軸方向（Ｙ方向）端部側へかけて次第に増大する、２個の概略台形を連ねた鼓形のような形状になる。
【００１７】
「塑性変形部２」が曲げモーメント分布に対応した立面形状に形成される場合（請求項３）、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）の各断面に均等に曲げ降伏が生じ、「塑性変形部２」の全長に亘ってエネルギ吸収能力を発揮することができるため、エネルギ吸収効率とエネルギ吸収能力が高い利点がある。
【００１８】
「塑性変形部２」がその軸方向（Ｙ方向）の両側寄りに位置する「接続部３、３」間に作用するＸ方向のせん断力を受け、両構造部材６、６が対向する方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）の相対変形が生じたときには、ダンパー１は図５−（ｂ）に示すように塑性変形部２がせん断変形する、あるいは曲げ変形を伴ってせん断変形することにより構造部材６、６間の相対変形に追従しようとする。
【００１９】
「接続部３、３が塑性変形部２に関してせん断力作用方向に垂直な方向の両側寄りに位置する」とは、せん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の中心、すなわち「塑性変形部２」の「軸方向（Ｙ方向）中心」に関して軸方向両側寄りに「接続部３、３」が位置することである。「両側寄り」とは、「接続部３、３」が「塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）中心」に関して「軸方向両側」に分散していることの意味であり、必ずしも軸方向の両端部寄りに偏っていることの意味ではない。
【００２０】
また「接続部３、３が塑性変形部２のせん断力作用方向（塑性変形部２の変形方向、あるいは幅方向：Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の両側寄りに位置し、」における「接続部３、３」は１枚のダンパー１に付き、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両側寄りに位置する２箇所の接続部３、３を指す。１枚（１個）のダンパー１を「塑性変形部２」と「接続部３、３」に大きく区分すれば、「接続部３、３」は１枚のダンパー１内において「塑性変形部２」の「軸方向（Ｙ方向）」の両側に位置する。「塑性変形部２」の「軸方向（Ｙ方向）」両側のそれぞれに「接続部３、３」が位置することで、ダンパー１は大きく「塑性変形部２」とその軸方向両側に位置する二箇所（二つ）の「接続部３、３」の３部分から構成される。
【００２１】
更に「各接続部３が塑性変形部２のせん断力作用方向（Ｘ方向）両側に分散して位置する接合部３１、３１を有し、」とは、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両側寄りに位置する各「接続部３」のそれぞれが「塑性変形部２」の変形方向（幅方向：Ｘ方向）両側の二箇所に分散して位置する「接合部３１、３１」を有することを言う。「塑性変形部２」の変形方向両側に位置する部分で、図１−（ａ）中、ハッチングを入れた領域が「接合部３１、３１」の一部に該当する。「接合部３１、３１」は「接続部３」の一部として「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両側に位置しながら、「塑性変形部２」の幅方向（Ｘ方向）両側に分散するから、各「接続部３」を細分化して見れば、「接続部３」は「塑性変形部２」の幅方向両側に位置する二箇所（二つ）の「接合部３１、３１」から構成されることになる。
【００２２】
「接続部３」を構成する二つの「接合部３１、３１」が「塑性変形部２」の変形方向（幅方向：Ｘ方向）両側に分散することで、図１−（ａ）に示すように二つの「接合部３１、３１」と「塑性変形部２」はせん断力作用方向（Ｘ方向）に並列するように配列する。「接合部３１、３１は構造部材６には主にボルト接合、もしくは溶接等により接合されるが、ボルト接合される場合には、図示するように接合部３１にボルト１５が挿通する挿通孔３ａが形成される。
【００２３】
「両接合部３１、３１が塑性変形部２のせん断力作用方向に垂直な方向（塑性変形部２の軸方向）の中心寄りに位置している」とは、図２−（ａ）に示す従来のダンパーの、塑性変形部に直列に配列する接合部とは異なり、「接合部３１、３１」が「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両端部より軸方向中心側へ寄った位置にあることを言い、必ずしも軸方向の中心に接近していることの意味ではない。「両接合部３１、３１」は前記のように「塑性変形部２」のせん断力作用方向（Ｘ方向）両側に位置し、「接続部３」を構成する二つの「接合部３１、３１」を指す。
【００２４】
図１−（ａ）においてハッチングで示した領域の少なくとも一部が（ｂ）に破線で示す「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部より中心寄りに位置していれば、その破線より中心寄りに位置する部分の曲げモーメントは「塑性変形部２」の曲げモーメントの最大値Ｍｂより小さいため、「接合部３１」の全体（全長）に生ずる曲げモーメントは図２−（ａ）に示す従来のダンパーの接合部の全体に生ずる曲げモーメントより小さくなる。
【００２５】
すなわち、ハッチングで示した領域である「接合部３１」のＹ方向中心部が破線で示す「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部を通り、Ｘ方向に平行な曲げモーメントが最大値Ｍｂになる直線より「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）中心寄りに位置していれば、「接合部３１」のＹ方向中心に生ずる曲げモーメントはＭｂ以下になるため、ダンパー１が構造部材６へ伝達するための曲げモーメントは小さくなり、結果として後述のように従来のダンパーよりダンパー１の小型化を図ることが可能になる。
【００２６】
従って「接合部３１」はその領域の内の少なくとも一部が「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両端部より軸方向中心側へ寄った位置にあればよく、このことは「接合部３１」が図１−（ａ）、図４−（ｂ）等に示すように破線で示す「塑性変形部２」の軸方向端部と「接続部３」を区画する線を挟んで「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両端部側から軸方向（Ｙ方向）中心側へ跨ることも含む。
【００２７】
「接合部３１」はダンパー１の内、少なくとも構造部材６に接合される部分（領域）を指し、ボルト接合される場合には挿通孔３ａが形成される部分（領域）を指すが、構造部材６への接合が図１−（ａ）において「塑性変形部２」の端部より中心側に位置する部分のハッチングで示す領域（範囲）での接合で足りる場合は、そのハッチングで示した領域のみが「接合部３１」になる。但し、図１−（ａ）に示すように挿通孔３ａが「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部にまで形成される場合には、ハッチングで示した領域から「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部までに連続する領域が「接合部３１」として機能することにもなる。
【００２８】
「各接続部３の両接合部３１、３１が塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）の中心寄りに位置すること」で、「接合部３１、３１」と「塑性変形部２」がせん断力作用方向（Ｘ方向）に並列するように配列することと併せ、「塑性変形部２」はせん断力作用方向（Ｘ方向）両側から２箇所（二つ）の「接合部３１、３１」に挟み込まれる形になる。
【００２９】
「両接合部３１、３１」がせん断力作用方向（Ｘ方向）に「塑性変形部２」と並列し、「塑性変形部２」のＸ方向両側に位置することで、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）に見たとき、「接合部３１、３１」の一部が「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）の端部より中心寄りに位置する。この結果、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）両側の「接続部３、３」間へのせん断力の作用時に「接合部３１、３１」が受ける曲げモーメントは前記のように従来のダンパーの接合部より小さくなり、「接合部３１，３１」のＹ方向中心部が「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部より中心寄りに位置する場合には、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部に生ずる曲げモーメントの最大値Ｍｂ以下になる。
【００３０】
「塑性変形部２」に生ずる曲げモーメントは「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）中心で０になり、破線で示すように「塑性変形部２」の軸方向端部で最大になるように直線状に分布するため、「塑性変形部２」の軸方向に見たとき、「塑性変形部２」の端部より中心側に位置する部分の曲げモーメントは最大値Ｍｂ以下である。
【００３１】
前記のように図１−（ａ）では「塑性変形部２」に関して変形方向（幅方向：Ｘ方向）両側に位置する領域を「接合部３１」としてハッチングで示して区画しているが、図１−（ａ）に示す「接合部３１」の幅のまま、「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部までに連続する領域を「接合部３１」と見なすとしても、図１−（ａ）においてハッチングで示した領域の少なくとも一部が「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部より中心寄りに位置していれば、「接合部３１」の全体（全長）に生ずる曲げモーメントは図２−（ａ）に示す従来のダンパーの接合部の全体に生ずる曲げモーメントより小さくなる。
【００３２】
図２−（ａ）に示す従来のダンパーの塑性変形部に、その軸方向の延長線上の両側に位置する「接合部」に生ずる曲げモーメントＭａは、「塑性変形部」の軸方向（Ｙ方向）には「接合部」が「塑性変形部」に直列に配列していることから、（ｂ）に示すように「塑性変形部」に軸方向（Ｙ方向）に生ずる曲げモーメントの最大値Ｍｂより大きい（Ｍａ＞Ｍｂ）。前記のように図２−（ｂ）中のＭａは接合部のＹ方向の中間部（中心）位置の曲げモーメントを示している。
【００３３】
これに対し、本発明では「接合部３１、３１」が「塑性変形部」に対し、軸方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）に並列していることから、「接合部３１、３１」に生ずる曲げモーメントは「接合部３１、３１」のＹ方向中心部が「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）端部より中心寄りに位置する場合には、「塑性変形部２」に軸方向（Ｙ方向）の端部に生ずる曲げモーメントの最大値Ｍｂ以下になるため、「接合部３１、３１」は「塑性変形部２」の軸方向端部が負担する曲げモーメントより小さい曲げモーメントを負担すればよい。従って「接合部３１、３１」に曲げモーメントに抵抗し得る強度を接合部に持たせる上で、「接合部３１、３１」の面積を従来のダンパーの接合部より小さくすることが可能になる。
【００３４】
この結果として、本発明の「塑性変形部２」と「接続部３」を合わせたダンパー１全体（本体１Ａ）の面積Ｓ２は同一面積の「塑性変形部」を持つ従来のダンパー全体（本体１Ａ）の面積Ｓ１より小さくすることが可能であり、その分、必要な鋼材使用量も削減されるため、製作コストの大幅な削減が図られる。
【００３５】
例えば「塑性変形部」が同一の面積を持つ図２−（ａ）に示す従来のダンパーを製作するために必要な、除去部分を含めた鋼板（本体１Ａ）の面積Ｓ１と、図１−（ａ）に示す本発明のダンパー１を製作するために必要な鋼板（本体１Ａ）の面積Ｓ２を対比すれば、Ｓ２／Ｓ１は概算で後述のように１／２程度になっている。図３は図２に示す従来のダンパーに図１に示す本発明のダンパー１を重ねた様子を示している。
【００３６】
図２−（ａ）に示す従来のダンパーの除去部分を含めた鋼板（本体１Ａ）の面積Ｓ１は図３に示すようにＳ１＝ｂ１×ｈ１、図１−（ａ）に示す本発明のダンパー１の除去部分を含めた鋼板（本体１Ａ）の面積Ｓ２はＳ２＝ｂ２×ｈ２で、図３に示す比率の場合、Ｓ２／Ｓ１＝約０．５４になっている。このことは、ダンパー１を製作するための使用鋼材量（材料費）が従来のダンパーの半分程度で済むことを意味する。
【００３７】
図２−（ａ）に示す従来のダンパーの「塑性変形部」を除く「接続部３」に相当する部分（領域）の面積Ｓ３は図３に示すようにＳ３＝ｂ１×ｈ３、図１−（ａ）に示す本発明のダンパー１の「塑性変形部２」を除く「接続部３」の面積Ｓ４はＳ４＝ｂ２×ｈ４＋２×ｂ３×ｈ５で、図３に示す比率の場合、Ｓ４／Ｓ３＝約０．４８になっている。このことは、従来のダンパーと同等のエネルギ吸収能力（塑性変形能力）を持つダンパー１を構造部材６に接合（固定）するための「接続部３（接合部３１）」に固定状態を維持させる上で、あるいは「塑性変形部２」を塑性変形させるための曲げモーメントを負担させる上で、ダンパー１を従来のダンパーより小さい大きさ（規模）で済ませることができることを意味する。
【００３８】
このように本発明のダンパー１を製作するために必要な鋼板の面積Ｓ２が従来のダンパーを製作するために必要な鋼板の面積Ｓ１の半分程度で済むことと、接合部３１、３１を塑性変形部２の幅方向両側に配置できることから、１枚の板の内、ダンパー１を製作するために除去すべき領域が縮小される。
【００３９】
従来のダンパーの場合には、図２−（ａ）に示すように塑性変形部２の幅方向両側の五角形状の領域は接合部３１に使用されることがない無用の領域であり、この領域を接合部３１として使用する考えはない。一方、塑性変形部２の幅方向両側の領域を塑性変形部２の一部に取り込むことは面内剛性を大きくさせることであり、塑性変形部２の塑性変形能力を低下させることになるため、ダンパーからは不在にする必要がある。
【００４０】
これに対し、本発明では図１−（ａ）に示すように接合部３１を塑性変形部２の幅方向両側に配置できることで、除去すべき領域としては塑性変形部２と接合部３１、３１を分離させるためのスリット（縦スリット５）が形成されればよく、無駄に廃棄される材料が節減される。従って除去部分の領域が原形である１枚の鋼材の面積に占める割合が小さく、原料の鋼材に対する、１枚のダンパーの製作に要する鋼材量の比率が大きくなるため、製作効率が高まる。
【００４１】
極端に言えば、図４−（ａ）に示すようにダンパー１本体１Ａに対しては、本体１Ａを大きく塑性変形部２の軸方向両側に二分する横スリット４と、横スリット４の塑性変形部２側の端部から、塑性変形部２の軸方向に、塑性変形部２と接合部３１、３１に区分する縦スリット５が入れられればよい。横スリット４は加工前の鋼板の周囲から塑性変形部２の幅方向側面に到達するまで入れられればよい。図４−（ｂ）は図１−（ａ）に示す形状のダンパー１と図４−（ａ）に示す形状のダンパー１を組み合わせた形状に形成した場合の例を示している。
【００４２】
「接合部３１、３１」に生ずる曲げモーメントを「塑性変形部２」の軸方向（Ｙ方向）に生ずる曲げモーメントの最大値Ｍｂ以下にするには、図１−（ａ）に破線で示すように塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）両端の位置を通り、せん断力作用方向（Ｘ方向）に平行な直線より、塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）中心側寄りの位置（範囲）に接合部３１、３１のＹ方向中心部を配置すればよい。但し、塑性変形部２と接合部３１、３１はダンパー１の一部であるため、塑性変形部２に連続する接合部３１、３１が塑性変形部２の幅方向両側に位置する状態になるには、塑性変形部２と接合部３１、３１を連続させるためのつなぎの領域が必要である。
【００４３】
そこで、塑性変形部２のせん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）の両端部に、塑性変形部２と接合部３１、３１を連続させるつなぎ部３２を連続させ、このつなぎ部３２のせん断力作用方向両側に接合部３１、３１を連続させて形成することで（請求項２）、塑性変形部２と接合部３１、３１の連続性が確保される。
【００４４】
請求項２ではつなぎ部３２は機能的には塑性変形部２と接合部３１、３１を連続させる働きをするが、つなぎ部３２が構造部材６に重なる場合には、つなぎ部３２に接合部３１の機能を兼ねさせることができる。このため、つなぎ部３２が接合部３１として機能する場合には、接続部３での構造部材６への接合状態において構造部材６と弾塑性ダンパー１を面内方向に分離させようとするせん断力に対する抵抗力（せん断抵抗力）を高め、構造部材６と弾塑性ダンパー１との一体性の効果を向上させることが可能になる。図１−（ａ）ではつなぎ部３２にもボルト１５が挿通する挿通孔３ａを形成した様子を示している。
【００４５】
接合部３１、あるいは接合部３１とつなぎ部３２が構造部材６にボルト１５により接合される場合、構造部材６とダンパー１を面内方向に分離させようとするせん断力の作用時には、接合部３１の挿通孔３ａを挿通するボルト１５には軸に直交する方向のせん断力が作用するため、ボルト１５はせん断抵抗力により、あるいは構造部材６との間の摩擦力により外力に抵抗することになる。
【００４６】
図１−（ａ）、図４以下に示す本発明のダンパー１は図６−（ａ）〜（ｄ）に示すようにせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部３１を挟んで塑性変形部２が複数、配列する形状に形成されることもある（請求項４）。この場合、１個のダンパー１が複数個の塑性変形部２を持つことで、エネルギ吸収能力が高い利点を有する。
【００４７】
「接合部３１を挟んで塑性変形部２が複数、配列する」とは、図６−（ａ）、（ｂ）に示すようにせん断力作用方向（Ｘ方向）に複数の塑性変形部２と接合部３１が交互に、あるいは図６−（ｃ）、（ｄ）に示すように接合部３１が両端部に集約して配列することを言い、ダンパー１（本体１Ａ）全体ではせん断力作用方向（Ｘ方向）の両側に接合部３１が位置する。「塑性変形部２が複数、配列すること」で、請求項４のダンパー１は例えば図６−（ａ）、（ｂ）に示すように図１−（ａ）、図４等に示す「塑性変形部２」が単一のダンパー１をせん断力作用方向（Ｘ方向）に連ねた形になり、図１−（ａ）等に示すダンパー１を、接合部３１を重複させながら、接合部３１の位置でせん断力作用方向に折り返した形状になる。
【００４８】
図６−（ａ）は図１−（ａ）に示す形状のダンパー１の塑性変形部２がせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部３１を挟んで複数、配列する形状にダンパー１を形成した場合、（ｂ）は図４−（ａ）に示す形状のダンパー１の塑性変形部２がせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部３１を挟んで複数、配列する形状にダンパー１を形成した場合を示している。図６−（ｃ）、（ｄ）は形態的にはそれぞれ図６−（ａ）、（ｂ）において、Ｘ方向に隣接する塑性変形部２、２間の接合部３１を省略した形に相当する。図６−（ｂ）ではＸ方向中間部に１個の塑性変形部２を形成しているが、（ｄ）では中間部に２個の塑性変形部２を配置している。
【発明の効果】
【００４９】
塑性変形部に関してせん断力作用方向に垂直な方向の両側寄りに位置し、構造部材に接続される接続部が塑性変形部のせん断力作用方向両側に分散して位置する接合部を有し、両接合部が塑性変形部のせん断力作用方向に垂直な方向の中心寄りに位置しているため、接合部と塑性変形部をせん断力作用方向に並列させることができる。
【００５０】
この結果、塑性変形部の軸方向両側の接続部間へのせん断力の作用時に接合部が受ける曲げモーメントを塑性変形部に軸方向に生ずる曲げモーメントの最大値Ｍｂ以下に抑えることもできるように、接合部は塑性変形部の軸方向端部が負担する曲げモーメントを、従来のダンパーより小さい曲げモーメントで負担すればよいため、接合部の面積を従来のダンパーの接合部より小さくすることができる。従って塑性変形部と接続部を合わせたダンパー全体の面積を同一面積の塑性変形部を持つ従来のダンパー全体の面積より小さくすることができ、その分、必要な鋼材使用量も削減されるため、製作コストの大幅な削減が図られる。
【００５１】
また接合部を塑性変形部の幅方向両側に配置できることで、１枚の鋼材（鋼板）からダンパーを製作する場合に、除去すべき領域としては塑性変形部と接合部を分離させるためのスリットを形成すればよく、無駄な材料を節減できるため、除去部分の領域が原形である１枚の鋼材の面積に占める割合が小さく、原料の鋼材に対する、１枚のダンパーの製作に要する鋼材量の比率が大きくなるため、製作効率が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】（ａ）は本発明の弾塑性ダンパーの基本的な製作例を示した立面図、（ｂ）は塑性変形部がせん断力を受けたときに塑性変形部に生ずる曲げモーメントの分布状態を示した曲げモーメント図である。
【図２】（ａ）は従来の弾塑性ダンパーの基本的な製作例を示した立面図、（ｂ）は塑性変形部がせん断力を受けたときに塑性変形部に生ずる曲げモーメントの分布状態を示した曲げモーメント図である。
【図３】図２に示す従来の弾塑性ダンパーに、同一形状、同一面積の塑性変形部を持つ図１−（ａ）に示す本発明の弾塑性ダンパーを重ねた様子を示した立面図である。
【図４】（ａ）は本発明の弾塑性ダンパーを製作する上で、鋼材の無駄を極力少なくした場合の製作例を示した立面図、（ｂ）は図１−（ａ）に示す形状の塑性変形部を持つ弾塑性ダンパーを製作する上で、鋼材の無駄を極力少なくした場合の製作例を示した立面図である。
【図５】（ａ）は図４−（ｂ）に示す製作例の弾塑性ダンパーの変形例として接合部の領域（面積）を拡大した場合の例を示した立面図、（ｂ）は（ａ）に示す弾塑性ダンパーがせん断力を受けて変形を生じたときの様子を示した立面図である。
【図６】（ａ）は図１−（ａ）に示す形状の弾塑性ダンパーの塑性変形部がせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部を挟んで複数、配列する形状に弾塑性ダンパーを形成した場合の製作例を示した立面図、（ｂ）は図４−（ａ）に示す形状の弾塑性ダンパーの塑性変形部がせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部を挟んで複数、配列する形状に弾塑性ダンパーを形成した場合の製作例を示した立面図、（ｃ）は（ａ）に示す弾塑性ダンパーにおける、Ｘ方向に隣接する塑性変形部間の接合部を省略した形に弾塑性ダンパーを形成した場合の製作例を示した立面図、（ｄ）は（ｂ）に示す弾塑性ダンパーにおける、Ｘ方向に隣接する塑性変形部間の接合部を省略し、Ｘ方向中間部に２個の塑性変形部を配置した形に弾塑性ダンパーを形成した場合の製作例を示した立面図である。
【図７】図１−（ａ）に示す弾塑性ダンパーの構造部材への設置（接合）例を示した立面図であり、（ａ）は構造部材が分離した梁部材の場合、（ｂ）は分離した間柱の場合、（ｃ）はブレースと梁部材の場合である。
【図８】図４−（ｂ）、あるいは図５に示す弾塑性ダンパーの他の構造部材への設置（接合）例を示した立面図であり、（ａ）は構造部材が分離した梁部材の場合、（ｂ）は分離した間柱の場合、（ｃ）は分離した梁部材の場合である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００５４】
図１−（ａ）は互いに分離した構造部材６、６間に跨って設置され、面内方向のせん断力を受けて変形する、本体１Ａが板状の曲げ降伏型弾塑性ダンパー（以下、ダンパー）１の製作例を示している。構造部材６、６は直接、力の伝達がされない状態に互いに分離していればよく、構造物内での部位は問われない。具体的には分離した梁部材同士、柱部材同士、間柱同士の他、耐震壁やブレースと柱・梁のフレーム同士等があり、構造部材６には基礎も含まれる。
【００５５】
図１−（ａ）等はダンパー１に作用するせん断力の作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）を上下に向けた状態で示しているが、構造部材６、６へのダンパー１の設置状態で水平方向にせん断力が作用するとは必ずしも限らず、図７−（ａ）、図８−（ａ）、（ｃ）に示すように設置状態で鉛直方向にせん断力が作用することもある。
【００５６】
例えば図７−（ａ）に示すように構造部材６、６が水平方向に隣接する柱１１、１１間に架設され、互いに分離した梁（梁部材）１２、１２である場合には、柱１１と梁１２からなるフレームの層間変形時に、構造部材６、６（梁（梁部材）１２、１２）間には鉛直方向に相対変形が生じ、せん断力の作用方向は鉛直方向になるから、ダンパー１は図１−（ａ）等の向きの状態から９０度、回転させた状態で構造部材６、６間に設置される。
【００５７】
図７−（ｂ）に示すように構造部材６が鉛直方向に隣接する梁１２、１２間に架設され、互いに分離した間柱（あるいは壁）１３、１３である場合には、フレームの層間変形時に構造部材６、６（間柱１３、１３）間に水平方向に相対変形が生じ、せん断力の作用方向は水平方向になるから、ダンパー１は図１−（ａ）等の向きのまま、構造部材６、６間に設置される。
【００５８】
図７−（ｃ）は一方の構造部材６がブレース１４で、他方の構造部材６がフレームを構成する梁１２である場合のダンパー１の設置状態を示しているが、この場合、構造部材６、６間には水平方向に相対変形が生じるから、ダンパー１は図７−（ｂ）の場合と同様、図１−（ａ）等の状態のまま、構造部材６、６間に設置される。ブレース１４が柱１１にダンパー１を介して接合される場合には、相対変形は鉛直方向になるから、ダンパー１は図７−（ａ）と同じ向きで使用される。
【００５９】
ダンパー１の本体１Ａは図１−（ａ）等に示すように本体１Ａの中心部、もしくはその付近に位置し、矢印で示すＸ方向のせん断力を負担して曲げ降伏し得る塑性変形部２と、せん断力の作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の、塑性変形２部の両側に位置し、各構造部材６に接続される接続部３、３の３部分を備える。図１−（ａ）中、本体１Ａの中心部において概略台形をＸ方向に線対称形に組み合わせた鼓形のような形状の領域が塑性変形部２を示している。図面では製作のし易さと構造部材６への接合のし易さから、本体１Ａの外形を方形状に形成しているが、本体１Ａの外形形状は任意であり、多角形状、楕円形状、円形状等にも形成される。
【００６０】
各接続部３は塑性変形部２のせん断力作用方向（Ｘ方向）両側に分散して位置する接合部３１、３１を有し、両接合部３１、３１は塑性変形部２のせん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の中心寄りに位置している。図１−（ａ）中、ハッチングを入れた領域が接合部３１の一部を示しているが、図面ではハッチングで示した領域からＹ方向の端部までの連続した領域にも挿通孔３ａを形成し、ハッチングで示した領域とＹ方向の端部までの連続した領域を接合部３１として使用している。塑性変形部２のせん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）の中心は図１−（ａ）に示す概略台形を連ねた鼓形のような形状の塑性変形部２の最も幅の小さい部分を指す。せん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）は塑性変形部２の軸方向でもある。
【００６１】
接合部３１、３１は接続部３の内、Ｘ方向両側に位置し、且つＸ方向の各側に付き、Ｙ方向には塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）の中心側寄りに位置し、両接合部３１、３１と塑性変形部２はＸ方向に並列する。このＸ方向両側に位置する接合部３１、３１を接続部３の一部として連続させるために、塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）の両端部には接続部３を構成する（接続部３の一部となる）つなぎ部３２が連続して形成される。このつなぎ部３２のＸ方向両側部分からＹ方向の中心側へハッチングで示す接合部３１、３１の一部が連続して形成される。
【００６２】
接続部３は少なくとも接合部３１において構造部材６に接合されるが、つなぎ部３２は接続部３の一部であるため、図面では接合部３１に加え、つなぎ部３２にも構造部材６へのボルト１５による接合のための挿通孔３ａを形成し、接続部３の全体を接合部３１として利用している。
【００６３】
本発明では接続部３の全体が図２−（ａ）に示す従来のダンパーにおける接合部と同等の機能を果たし（エネルギ吸収能力を発揮し）ながらも、接合部３１が塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）中心寄りに位置していることで、接続部３、３間に作用するせん断力により接続部３全体が負担する曲げモーメントが低減されるため、挿通孔３ａの形成数は図２−（ａ）との対比では削減されている。図２−（ａ）の塑性変形部と同一面積の塑性変形部２を持つ図１−（ａ）のダンパー１の場合、接続部３の面積は図２−（ａ）のダンパーの接合部の５０％程度の大きさになっており、それに伴い、挿通孔３ａの数は従来のダンパーより少なくなっている。
【００６４】
図４−（ａ）、（ｂ）はダンパー１本体１Ａの原形となる鋼材（鋼板）が方形状である場合に、１枚の鋼材からダンパー１を製作する上で、除去される部分が少なく、無駄の少ない形状にダンパー１を製作した場合の製作例を示している。図４−（ａ）、（ｂ）では鋼材（鋼板）の除去部分を縦と横の二方向のスリットのみにしている。
【００６５】
ダンパー１の本体１Ａを大きく区分すれば、本体１Ａの中心部、もしくはその付近の領域を占める塑性変形部２と、その軸方向（Ｙ方向）両側に位置する接続部３、３の３部分（領域）に区分される。従って本体１Ａをこの３部分に区分する上では、図４−（ａ）に示すようにせん断力作用方向（Ｘ方向）を横に向け、垂直な方向（Ｙ方向）を縦に向けた状態で、本体１Ａの縦向きの外周縁のＹ方向中間部（中央部）からＸ方向に平行に本体１Ａの中途まで横スリット４を入れ、その横スリット４の本体１Ａ中心部側の先端位置からＹ方向に平行に本体１Ａの中途まで縦スリット５を入れることにより本体１Ａが３部分に区分される。
【００６６】
横スリット４の方向は必ずしもＸ方向に平行であるとは限らず、Ｘ方向に対して傾斜することもある。また横スリット４は本体１Ａの縦向きの外周縁のＹ方向中央部から入れられるとも限らない。同じく図４−（ｂ）に示すように縦スリット５の方向も必ずしもＹ方向に平行であるとは限らず、Ｙ方向に対して傾斜することもある。
【００６７】
横スリット４は基本的に本体１Ａの縦向きの外周縁の全長の内、その方向の中間部位置、特に中央部位置から、塑性変形部２の外形を区画する位置までＸ方向に入れられる。横スリット４の端部である、塑性変形部２を区画する位置からＹ方向に縦スリット５が塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）の端部を区画する位置まで入れられる。縦スリット５の端部である塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）の端部を区画する位置は接続部３との境界でもある。本体１Ａは縦スリット５の形成によってＸ方向に塑性変形部２と接合部３１の一部とに区画される。本体１Ａは横スリット４の形成によってＹ方向には塑性変形部２の軸方向両側に位置する接続部３、３の接合部３１、３１に区分される。
【００６８】
図４−（ｂ）は図４−（ａ）に示す要領で横スリット４と縦スリット５を入れる上で、縦スリット５によって区画される塑性変形部２の立面形状が図１−（ａ）に示すダンパー１の塑性変形部２に近い形状になるように縦スリット５の方向をＹ方向に対して角度を付けた場合の例を示している。ここでは縦スリット５を横スリット４の端部から両接続部３、３側へかけて塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）を向く中心線からの距離が大きくなるような傾斜を付けて形成している。
【００６９】
図４−（ｂ）では縦スリット５の接続部３寄りの端部を塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）に平行に近い方向からＸ方向に平行に近い方向へ縦スリット５の傾斜角度を変えているが、このようにすることで、塑性変形部２の軸方向の端部の幅を接続部３へかけて緩やかに拡大することができる。結果として、塑性変形部２の軸方向端部の幅が急激に変化する箇所の形成がなくなるため、塑性変形時に塑性変形部２の軸方向端部付近に応力が集中することが回避される利点がある。
【００７０】
図５−（ｂ）は（ａ）に示すダンパー１の接続部３、３が構造部材６、６に接合された使用状態で、両構造部材６、６間に互いに平行なまま相対変形が生じ、ダンパー１にせん断力が作用、塑性変形部２に曲げモーメントが作用したときの様子を示す。ここに示すようにダンパー１は塑性変形部２が曲げ変形を伴うせん断変形を生ずることにより構造部材６、６間の相対変形に追従する。
【００７１】
図５−（ａ）は図４−（ｂ）に示す製作例のダンパー１の変形例として、塑性変形部２の両側の接合部３１、３１の領域（面積）を拡大し、構造部材６への接合状態における構造部材６、６間に作用するせん断力に対する抵抗力を増大させた場合の製作例を示している。（ｂ）は（ａ）に示すダンパー１がＸ方向にせん断力を受けて変形を生じたときの様子を示している。
【００７２】
図５−（ｂ）では塑性変形部２のせん断変形時の挙動として塑性変形部２の上側に位置する接続部３が下側の接続部３に対して図面上、左側へ相対移動（相対変形）したときの様子を示している。この上側の接続部３に着目すれば、その接続部３の内、塑性変形部２に関して右側に位置する接合部３１は塑性変形部２に接近しようとし、左側に位置する接合部３１は塑性変形部２から遠ざかろうとする。
【００７３】
図５−（ｂ）は塑性変形部２を挟んで上側（下側）に位置する接続部３が下側（上側）に位置する接続部３に対して左側（右側）へ相対変形しているときの様子を示しているが、相対変形はせん断力作用方向（Ｘ方向）の正負の向きに交互に生ずるため、図５−（ｂ）の次の場面では上側（下側）に位置する接合部３１が下側（上側）に位置する接続部３に対して右側（左側）へ相対変形する。
【００７４】
このように両接続部３、３間の相対変形時には、塑性変形部２に接近しようとする側（図５−（ｂ）の右上側と左下側）の接合部３１と塑性変形部２との間の縦スリット５の幅である対向する内周面は互いに接近し、縦スリット５の対向する内周面が互いに接触するまでは、両接続部３、３間にせん断力作用方向（Ｘ方向）に相対変形が生じ得る。詳しく言えば、両接続部３、３間の相対変形時には、塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）の中心に関して点対称の位置関係にある右上側の接合部３１と左下側の接合部３１の各塑性変形部２側の側面（縦スリット５の内周面）が、それぞれに対向する塑性変形部２の側面（縦スリット５の内周面）に接近する。
【００７５】
この結果、両接続部３、３間の相対変形が進行することで、双方の対向する側面（縦スリット５の対向する内周面）が互いに接触し、互いに接触すれば、接触時以降の相対変形が制限されるため、双方の対向する側面は塑性変形部２に対する接合部３１（接続部３）の相対変形量、あるいは両接続部３、３間の相対変形量を制限するストッパとしての機能を果たし得ることになる。「縦スリット５の対向する内周面」は縦スリット５の全周の内、せん断力作用方向（Ｘ方向）に対向する内周面を指し、「内周面間距離」は縦スリット５の幅であり、せん断力作用方向（Ｘ方向）に対向する内周面間の距離を言う。
【００７６】
図５−（ｂ）の次の瞬間には両接続部３、３は塑性変形部２の軸方向（Ｙ方向）に関して線対称に挙動するため、塑性変形部２の軸方向の中心に関して点対称位置にある左上側の接合部３１の塑性変形部２側の側面（縦スリット５の内周面）と右下側の接合部３１の塑性変形部２側の側面（縦スリット５の内周面）が共に塑性変形部２の側面に接近し、ストッパとして機能し得る。縦スリット５の対向する内周面が互いに平行なまま、塑性変形部２の変形に追従する場合には、縦スリット５の対向する内周面は全長に亘って一様に接触するため、全長がストッパになるが、内周面が平行な状態を維持しない場合には、最初に接触する内周面同士がストッパになる。
【００７７】
このように塑性変形部２に接近しようとする側（図５−（ｂ）中、右上側と左下側）の接合部３１の側面（縦スリット５の内周面）と塑性変形部２の側面（縦スリット５の内周面）との間において、縦スリット５の対向する内周面同士が全長、あるいは少なくとも一定区間に亘って一様に接触する状態を得ることが可能になる。縦スリット５の対向する内周面同士が少なくとも一定区間に亘って一様に接触することで、その状態から更に縦スリット５の内周面間距離が縮小することはないため、内周面同士が接触した状態以降の塑性変形部２の変形が阻止され、両接続部３、３間の相対変形量（塑性変形部２の変形量）が制限される。
【００７８】
縦スリット５の対向する内周面同士の接触により両接続部３、３間の相対変形量が制限されることで、ある構面内、例えば柱・梁のフレーム内に塑性変形部２の曲げ剛性、あるいはせん断剛性の相違する複数個のダンパー１が配置される場合に、これら複数個のダンパー１を降伏強度の小さい順に段階的に機能させることが可能になる。
【００７９】
例えば柱・梁のフレーム内に、曲げ剛性の相違する複数個の曲げ変形型のダンパーを配置したとしても、従来のように各ダンパーの変形量に制限がなければ、最初に降伏した、曲げ降伏強度の最も小さいダンパーが変形しきるまで変形しながらせん断力を負担するため、そのダンパーより降伏強度の高いダンパーを降伏させることにはならない。結局、複数個のダンパーを一フレーム内に配置しても、これらを段階的に降伏させることはできない。
【００８０】
すなわち、従来のダンパーを一フレーム内に複数個、配置しても、全ダンパーが段階的に機能する訳ではないため、複数個分のエネルギ吸収効果を期待することはできず、一フレーム単位では１個のダンパーを配置したことと違いがない。従って、例えばフレームの梁（梁部材）にダンパーを設置するとすれば、梁の中央部に１個のダンパーを設置することになる。
【００８１】
これに対し、図５−（ｂ）の例では塑性変形部２のせん断変形量（曲げ変形量）が制限されていることで、降伏強度の相違する（相対変形量が制限された）複数個のダンパー１を一フレーム内に配置したとき、最も降伏強度の小さいダンパー１の変形量が制限された時点で、そのダンパー１はそれ以上の変形が進行しなくなるため、次に降伏強度の小さいダンパー１が降伏を開始し、塑性変形をすることになる。このように降伏強度の相違する複数個のダンパー１が一フレーム内に設置されることで、降伏強度の小さい順に段階的に機能することが可能になる。
【００８２】
このことから、図５−（ｂ）の例では従来はエネルギ吸収効果を期待する上で、意味を持たなかった一フレーム内への複数個のダンパー１の配置が意味を持つにようになり、複数個の配置により全ダンパー１を有効に機能させ、エネルギ効果を発揮させることが可能になる。
【００８３】
図６−（ａ）、（ｂ）はせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部３１を挟んで複数個の塑性変形部２が配列する形状にダンパー１を形成した場合の製作例を示す。図６−（ａ）は図１−（ａ）に示す形状のダンパー１の塑性変形部２がせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部３１を挟んで２個、配列する形状にダンパー１を形成した場合、（ｂ）は図４−（ａ）に示す形状のダンパー１の塑性変形部２がせん断力作用方向（Ｘ方向）に接合部３１を挟んで３個、配列する形状にダンパー１を形成した場合である。これらの場合、ダンパー１が複数個の塑性変形部２を持つことで、複数個分のダンパー１のエネルギ吸収能力を持つことになる。
【００８４】
図６−（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ図６−（ａ）、（ｂ）の変形例であり、（ａ）、（ｂ）におけるＸ方向に隣接する塑性変形部２、２間の接合部３１を省略した形にダンパー１を形成した場合の製作例を示す。図６−（ｃ）、（ｄ）に示す製作例の場合、Ｘ方向中間部の接合部３１が不在になることで、Ｘ方向中間部に接合部３１がある（ａ）、（ｂ）に示す製作例との対比では、同等のエネルギ吸収能力を持ちながらも、ダンパー１のＸ方向長さを短縮し、ダンパー１全体の面積を縮小させることができ、ダンパー１の小型化が図られる利点がある。図６−（ｃ）、（ｄ）に示す例では隣接する塑性変形部２、２間の接合部３１が省略された形をすることで、接合部３１がＸ方向両側にのみ配置されるため、（ｄ）ではＸ方向両側の接合部３１の構造部材１０への接合状態における構造部材１０からの分離に対する安定性向上のために、ボルト１５用の挿通孔３ａを２列に配列させている。
【００８５】
図７−（ａ）は前記の通り、図１−（ａ）に示すダンパー１をその向きから９０度、回転させた状態で互いに分離した、構造部材１０としての梁（梁部材）１２、１２間に跨設した場合の例を示している。柱１１と梁１２からなるフレームの層間変形時には、梁（梁部材）１２、１２のウェブ間に（フレームの構面内で）せん断変形が生じようとするため、ダンパー１はフレームの構面内方向に面内方向を向けた状態で、例えば両梁（梁部材）１２、１２のウェブに重なってボルト１５等により接合される。図面では構造部材１０（梁１２のウェブ等）の片面にダンパー１を重ねて接合している様子を示しているが、ダンパー１は構造部材１０（梁１２のウェブ等）の両面に重なって接合されることもある。
【００８６】
図７−（ｂ）は図１−（ａ）に示すダンパー１をその向きのまま、互いに分離した、構造部材１０としての間柱（壁）１３、１３間に跨設した場合の例を示している。この場合、フレームの層間変形時には、間柱１３、１３のウェブ間に（フレームの構面内で）せん断変形が生じようとするため、ダンパー１は図８−（ａ）と同様にフレームの構面内方向に面内方向を向けた状態で、例えば両間柱１３、１３のウェブに重なってボルト１５等により接合される。
【００８７】
図７−（ｃ）は図１−（ａ）に示すダンパー１をその向きのまま、互いに分離した、構造部材１０としてのブレース１４と、構造部材１０としてのフレームを構成する梁１２との間に跨設した場合の例を示している。この場合、フレームの層間変形時には、図７−（ｂ）と同様、ブレース１４と梁１２との間にフレームの構面内でせん断変形が生じようとするため、ダンパー１はフレームの構面内方向に面内方向を向けた状態で、ブレース１４と梁１２との間に跨って双方に直接、もしくは間接的に接合される。図面ではブレース１４と梁１２からそれぞれガセットプレート１８、１８を突設し、両ガセットプレート１８、１８にダンパー１をボルト１５により接合している。
【００８８】
図８−（ａ）〜（ｃ）は図５−（ｂ）に示すように縦スリット５の対向する内周面が変形制限機能を発揮し得るダンパー１の柱・梁のフレーム内への設置例を示す。変形制限機能付きのダンパー１は一構面（一フレーム）内に複数個、設置されたときに、降伏強度の小さい順に段階的に曲げ降伏していくことが可能であるから、図８では一構面（一フレーム）内に降伏強度の異なる複数個のダンパー１を設置している。
【００８９】
図８−（ａ）はフレームを構成する柱（柱部材）１１、１１から梁１２を構成する、構造部材１０としてのブラケット１６、１６を突設し、両ブラケット１６、１６間に構造部材１０としての梁部材１２を架設し、ブラケット１６と梁部材１２のウェブ間にダンパー１を跨設した場合の例を示している。ブラケット１６と梁部材１２のフランジ間には継手部材１７を跨設している。
【００９０】
梁（梁部材）１２は現場での作業性の面より、図８−（ａ）に示すように柱１１、１１間に亘る全長の内、予め柱（柱部材）１１に一体化させられる柱側の一部区間であるブラケット１６と、両ブラケット１６、１６間に配置される中間区間である梁部材１２とに分割されることが多く、梁部材１２は現場でブラケット１６、１６に接合される。梁部材１２と両側のブラケット１６、１６とは双方のウェブ間及びフランジ間に跨る継手部材１７によって接合される。
【００９１】
図８−（ｂ）はフレームを構成する梁（梁部材）１２、１２から間柱（壁）１３を構成する、構造部材１０としてのブラケット１６、１６を突設し、両ブラケット１６、１６間に構造部材１０としての間柱１３の部材を架設し、ブラケット１６と間柱１３の部材のウェブ間にダンパー１を跨設した場合の例を示している。ブラケット１６と間柱１３の部材のフランジ間には継手部材１７を跨設している。図７−（ｂ）、図８−（ｂ）に示す間柱（壁）１３は図７−（ｃ）に示すブレース１４と同様、フレーム内では耐震要素として機能するが、間柱１３の幅（成）が拡大すれば、間柱１３は耐震壁に相当する。
【００９２】
図８−（ｃ）は図７−（ａ）と同様に、フレームを構成する柱（柱部材）１１、１１から梁１２を構成する、構造部材１０としての梁部材１２、１２を片持ち梁状態で、互いに分離した状態で突設し、分離した梁部材１２、１２のウェブ間にダンパー１を跨設した場合の例を示している。図８−（ｃ）では梁部材１２、１２のフランジ間に継手部材１７を跨設しているが、図７−（ａ）と同様に継手部材１７は跨設されないこともある。
【符号の説明】
【００９３】
１……弾塑性ダンパー、１Ａ……本体、
２……塑性変形部、
３……接続部、３１……接合部、３２……つなぎ部、３ａ……挿通孔、
４……横スリット、５……縦スリット、
６……構造部材、
１１……柱（柱部材）、１２……梁（梁部材）、
１３……間柱（壁）、１４……ブレース、
１５……ボルト、１６……ブラケット、
１７……継手部材、１８……ガセットプレート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに分離した構造部材間に跨って設置され、面内方向のせん断力を受けて変形し、曲げ降伏する板状の弾塑性ダンパーであり、
板状の本体の中心部、もしくはその付近に位置し、前記せん断力を負担して曲げ降伏し得る塑性変形部と、前記塑性変形部に関して前記せん断力作用方向に垂直な方向の両側寄りに位置し、前記各構造部材に接続される接続部の３部分を備え、
前記各接続部は前記塑性変形部の前記せん断力作用方向両側に分散して位置する接合部を有し、この両接合部は前記塑性変形部の前記せん断力作用方向に垂直な方向の中心寄りに位置していることを特徴とする曲げ降伏型弾塑性ダンパー。
【請求項２】
前記塑性変形部の前記せん断力作用方向に垂直な方向の両端部につなぎ部が連続し、このつなぎ部の前記せん断力作用方向両側に前記接合部が連続していることを特徴とする請求項１に記載の曲げ降伏型弾塑性ダンパー。
【請求項３】
前記塑性変形部は前記せん断力の作用時に、前記せん断力作用方向に垂直な方向を向く軸に関して前記せん断力作用方向に交互に生ずる曲げモーメント分布に対応した立面形状をしていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の曲げ降伏型弾塑性ダンパー。
【請求項４】
前記せん断力作用方向に前記接合部を挟んで前記塑性変形部が複数、配列していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の曲げ降伏型弾塑性ダンパー。
【請求項１】
互いに分離した構造部材間に跨って設置され、面内方向のせん断力を受けて変形し、曲げ降伏する板状の弾塑性ダンパーであり、
板状の本体の中心部、もしくはその付近に位置し、前記せん断力を負担して曲げ降伏し得る塑性変形部と、前記塑性変形部に関して前記せん断力作用方向に垂直な方向の両側寄りに位置し、前記各構造部材に接続される接続部の３部分を備え、
前記各接続部は前記塑性変形部の前記せん断力作用方向両側に分散して位置する接合部を有し、この両接合部は前記塑性変形部の前記せん断力作用方向に垂直な方向の中心寄りに位置していることを特徴とする曲げ降伏型弾塑性ダンパー。
【請求項２】
前記塑性変形部の前記せん断力作用方向に垂直な方向の両端部につなぎ部が連続し、このつなぎ部の前記せん断力作用方向両側に前記接合部が連続していることを特徴とする請求項１に記載の曲げ降伏型弾塑性ダンパー。
【請求項３】
前記塑性変形部は前記せん断力の作用時に、前記せん断力作用方向に垂直な方向を向く軸に関して前記せん断力作用方向に交互に生ずる曲げモーメント分布に対応した立面形状をしていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の曲げ降伏型弾塑性ダンパー。
【請求項４】
前記せん断力作用方向に前記接合部を挟んで前記塑性変形部が複数、配列していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の曲げ降伏型弾塑性ダンパー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４１７４７（Ｐ２０１２−２４１７４７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１００８０（Ｐ２０１１−１１００８０）
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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