複合型ダンパによる制振架構
【課題】鋼材系履歴型ダンパの座屈耐力を向上させる、制振架構を提供すること。
【解決手段】建造物の架構１の面内に略Ｖ字状に配置される一対の鋼材系履歴型ダンパ１０と、一対の鋼材系履歴型ダンパ１０の相互の交点に設けられた継手材２０と接続された粘弾性体ダンパ３０と、継手材２０が架構１の面外方向へ変形することを抑制するための当て板４０と、を備える。例えば、当て板４０を、鋼材系履歴型ダンパ１０の外部、又は粘弾性体ダンパ３０の外部に設ける。また、当て板４０を、架構１の面外方向から継手材２０を挟むように配置し、継手材２０と直接的又は間接的に当接するように設ける。
【解決手段】建造物の架構１の面内に略Ｖ字状に配置される一対の鋼材系履歴型ダンパ１０と、一対の鋼材系履歴型ダンパ１０の相互の交点に設けられた継手材２０と接続された粘弾性体ダンパ３０と、継手材２０が架構１の面外方向へ変形することを抑制するための当て板４０と、を備える。例えば、当て板４０を、鋼材系履歴型ダンパ１０の外部、又は粘弾性体ダンパ３０の外部に設ける。また、当て板４０を、架構１の面外方向から継手材２０を挟むように配置し、継手材２０と直接的又は間接的に当接するように設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震や風等による建造物の揺れを低減するための制振架構に関し、特に、鋼材系履歴型ダンパと粘弾性体ダンパを備えた複合型ダンパによる制振架構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、風荷重や小地震及び大地震による建造物の揺れを、低減することを目的とした制振架構の開発が進められている。このような制振架構の一例として、建造物の架構の面内にＫ型又はＶ型に配置された鋼材系履歴型ダンパと、この鋼材系履歴型ダンパに対して直列状に接続された粘弾性体ダンパとを備えた制振架構がある（例えば特許文献１参照）。この制振架構によれば、風荷重や小地震による小振幅の振動エネルギーを粘弾性体ダンパの減衰特性により吸収できると共に、大地震による大振幅の振動エネルギーを鋼材系履歴型ダンパの弾塑性履歴特性により吸収でき、全体として広域振幅の振動を制振できる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８０７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、鋼材系履歴型ダンパは、その部材軸方向に沿った軸力（圧縮力・引張力）を受けて部材に塑性変形が生じることにより振動エネルギーを有効に吸収するものである。大地震時に、鋼材系履歴型ダンパが架構の面外方向に変形した場合には、早期に圧縮座屈が生じて圧縮耐力が十分に発揮できない可能性があった。特に、粘弾性体ダンパは鋼板と粘弾性体を交互に積層して構成されており、粘弾性体の圧縮剛性の設定によっては粘弾性体ダンパの面外方向の剛性が低くなるケースがあるため、このような粘弾性体ダンパを鋼材系履歴型ダンパに組み合わせた場合には、鋼材系履歴型ダンパの面外方向への変形が相乗的に生じる可能性があった。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、鋼材系履歴型ダンパの座屈耐力を向上させることができる、複合型ダンパによる制振架構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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の複合型ダンパによる制振架構は、建造物の架構の面内に略Ｖ字状に配置される一対の大振幅用減衰手段と、前記一対の大振幅用減衰手段の相互の接続部と接続された小振幅用減衰手段と、前記接続部が前記架構の面外方向へ変形することを抑制するための面外変形抑制手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の複合型ダンパによる制振架構は、請求項１に記載の複合型ダンパによる制振架構において、前記面外変形抑制手段を、前記大振幅用減衰手段の外部、又は前記小振幅用減衰手段の外部に設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の複合型ダンパによる制振架構は、請求項２に記載の複合型ダンパによる制振架構において、前記面外変形抑制手段は、前記架構の面外方向から前記接続部を挟むように配置されたものであって、前記接続部と直接的又は間接的に当接する一対の当接部を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の複合型ダンパによる制振架構は、請求項３に記載の複合型ダンパによる制振架構において、前記当接部は、前記架構を構成する梁又は柱に支持された平板材であって、前記接続部の外側面に沿って略平行に配置された平板材を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の複合型ダンパによる制振架構は、請求項３に記載の複合型ダンパによる制振架構において、前記架構により支承された床部に固定された一対の方杖を備え、前記一対の方杖の先端部に、前記当接部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に記載の複合型ダンパによる制振架構は、請求項２に記載の複合型ダンパによる制振架構において、前記架構を構成する梁又は柱に設けられたものであって、前記接続部を当該梁又は当該柱の部材軸方向に沿って往復移動可能とするスライダ部を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に記載の複合型ダンパによる制振架構は、建造物の架構の面内に略Ｖ字状に配置される一対の大振幅用減衰手段と、前記一対の大振幅用減衰手段の相互の接続部と接続された小振幅用減衰手段と、前記大振幅用減衰手段が前記架構の面外方向へ変形することを抑制するための面外変形抑制手段を、前記小振幅用減衰手段の内部に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、面外変形抑制手段によって接続部の架構の面外方向の変形を抑制することができるので、大振幅用減衰手段の座屈長さを短く設定することができるため、大振幅用減衰手段の圧縮耐力を効果的に発揮させることができる。
【００１４】
また、請求項２に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、面外変形抑制手段を大振幅用減衰手段の外部又は小振幅用減衰手段の外部に設けたので、接続部の架構の面外方向の変形を直接的に抑制することができ、大振幅用減衰手段の圧縮耐力を一層効果的に発揮させることができる。また、面外変形抑制手段を外部に設けたので、この面外変形抑制手段の形状や設置場所の調整等が容易になり、当該制振架構の施工誤差を吸収することができると共に、建造物が新築であるか既存であるかを問わず取り付けることができ、面外変形抑制手段の施工性を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項３に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、当接部を接続部を挟み込む位置に設けたので、簡易に取り付けることができ、当接部の施工性を一層向上することができる。
【００１６】
また、請求項４に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、当接部を、架構の梁又は柱を利用して設けたので、当該当接部を支持する特別な部材等を備える必要がなく、当接部の設置コストを抑えることができる。
【００１７】
また、請求項５に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、方杖が斜材・ブレース材として機能することで、接続部の架構の面外方向の変形に対して抵抗することができるので、構造的な安定性を高めることができ、大振幅用減衰手段の座屈耐力を一層向上させることができる。
【００１８】
また、請求項６に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、スライダ部を、接続部と架構の梁、又は柱の相互間に設けたので、スライダ部の架構の面外方向の露出を抑えることができ、室内空間を有効に利用することができると共に、接続部近傍の意匠性を一層向上することができる。
【００１９】
また、請求項７に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、面外変形抑制手段を、小振幅用減衰手段の内部に設けたので、現場での取り付けの手間を省くことができ、施工性を一層向上することができる。また、面外変形抑制手段を外部に露出させないので、室内空間を有効に利用できると共に、意匠性を一層向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る複合型ダンパによる制振架構の各実施の形態を詳細に説明し、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、これら各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
〔実施の形態１〕
まず実施の形態１について説明する。この実施の形態１は、面外変形抑制手段を制振架構の外部に設けた形態である。
【００２２】
（構成）
図１は実施の形態１に係る複合型ダンパによる制振架構の正面図、図２は図１の要部拡大図である。この複合型ダンパによる制振架構は、架構１、鋼材系履歴型ダンパ１０、継手材２０、粘弾性体ダンパ３０、及び当て板４０を備えて構成されている。
【００２３】
（構成−架構）
架構１は、上下の梁部材２、３と、左右の柱部材４、５とを組み合わせて構成されている。以下では、これら上下の梁部材２、３、及び左右の柱部材４、５によって形成された略方形状の平面の内部を「架構１の面内」と称する。この架構１の構造形式は任意であるが、例えばラーメン構造やアーチ構造が該当する。また、この架構１の具体的な構成材は任意であるが、例えば、鉄筋コンクリート構造、鋼構造、又は木造構造等が該当する。
【００２４】
（構成−鋼材系履歴型ダンパ）
一対の鋼材系履歴型ダンパ１０は、特許請求の範囲における大振幅用減衰手段に対応するもので、架構１の面内において上梁部材２の部材軸方向の中心点近傍に備えられた継手材２０から下梁部材３の部材軸方向の端部近傍に至るように配置されており、このように一対の鋼材系履歴型ダンパ１０を配置することによって全体としてＶ字型の制振架構が構成されている。この鋼材系履歴型ダンパ１０は、連結部材１１、鋼材系履歴型ダンパ本体１２、及び拘束部材１３を備える。
【００２５】
連結部材１１は、鋼材系履歴型ダンパ本体１２と下梁部材３を連結し、あるいは鋼材系履歴型ダンパ本体１２と継手材２０を連結するもので、鋼材系履歴型ダンパ本体１２の部材軸方向の両端部に配置され、鋼材系履歴型ダンパ本体１２、下梁部材３、及び継手材２０に対して溶接やボルト等により接続されている。
【００２６】
鋼材系履歴型ダンパ本体１２は、弾塑性履歴特性によって架構１の振動エネルギーを吸収するものであり、具体的には、縦断面形状が連結部材１１と略対応した弾塑性部材であって、連結部材１１を介して下梁部材３と継手材２０との相互間に配置されている。この鋼材系履歴型ダンパ本体１２を構成する材質は任意であり、例えば、普通鋼材に比べて小さな応力で降伏する極軟鋼材が該当する。
【００２７】
拘束部材１３は、鋼材系履歴型ダンパ本体１２の座屈を抑制するもので、略長筒状に形成された中空鋼管であり、鋼材系履歴型ダンパ本体１２の周囲を覆う位置に固定されている。この拘束部材１３は鋼材系履歴型ダンパ本体１２よりも降伏点が高い鋼材にて構成され、この拘束部材１３と鋼材系履歴型ダンパ本体１２との相互間には、鋼材系履歴型ダンパ本体１２の軸変形を阻害しない状態で、コンクリート等から形成された図示しない被覆部材が設けられている。
【００２８】
（構成−継手材）
継手材２０は、特許請求の範囲における接続部に対応するもので、鋼材を用いた中空の直方体として構成され、一対の鋼材系履歴型ダンパ１０の延長線上の交点に配置されている。
【００２９】
（構成−粘弾性体ダンパ）
一対の粘弾性体ダンパ３０は、減衰特性によって架構１の振動エネルギーを吸収するものであり、特許請求の範囲における小振幅用減衰手段に対応する。この一対の粘弾性体ダンパ３０は、継手材２０を中心として略左右対称に設けられており、架構１の面内において継手材２０の水平端部から略水平方向に沿って配置されている。
【００３０】
図３は図２のＡ−Ａ矢視断面図である。図３に示すように、粘弾性体ダンパ３０は、抵抗プレート３０ａ及び粘弾性体３０ｂを備えて構成されている。抵抗プレート３０ａは、略板状の鋼板であり、所定の間隔で積層状に複数配置されている。粘弾性体３０ｂは、抵抗プレート３０ａと略対応する平面形状の略板状体であり、抵抗プレート３０ａに対して加硫接着等により固着されており、各抵抗プレート３０ａ間の相対変位に対してせん断変形して追随する。この粘弾性体３０ｂを構成する材質は任意であり、例えば、ゴム系、アクリル系、アスファルト系、又はシリコン系等の高分子系材料が該当する。この粘弾性体ダンパ３０には、粘弾性体３０ｂ及び抵抗プレート３０ａをその積層方向に沿って貫通するピン孔３０ｃと、当該ピン孔３０ｃに挿入される略円筒状のピン３０ｄと、このピン３０ｄがピン孔３０ｃから脱落することを防止する脱落防止ピン３０ｅが設けられている。ここでは、ピン孔３０ｃの内径をピン３０ｄの外径より大きくすることで、これらピン３０ｄとピン孔３０ｃとの間に、粘弾性体３０ｂのせん断変形を許容する隙間が形成されている。このように構成された粘弾性体ダンパ３０は、連結部材３１を介して、継手材２０とブラケット３２の相互間に配置されており、架構１の面内と略直交する方向に積層された抵抗プレート３０ａが、連結部材３１に対してボルト等により接続されている。
【００３１】
このように構成された鋼材系履歴型ダンパ１０及び粘弾性体ダンパ３０は以下のように機能する。すなわち、小地震や風等による小振幅の揺れに対しては、粘弾性体ダンパ３０の粘弾性体３０ｂがせん断変形することで、振動エネルギーを吸収する。また、大地震による大振幅の揺れに対しては、粘弾性体ダンパ３０の粘弾性体３０ｂの変形がピン３０ｄによって抑制され、鋼材系履歴型ダンパ１０の鋼材系履歴型ダンパ本体１２が変形することで、振動エネルギーを吸収する。
【００３２】
（構成−当て板）
次に、当て板４０について説明する。図４は図２のＢ−Ｂ矢視断面図、図５は図４の要部拡大図である。一対の当て板４０は、曲げ抵抗によって継手材２０の架構１の面外方向の変形を抑制するものであり、特許請求の範囲における面外変形抑制手段に対応する。この一対の当て板４０は、略板状の鋼板から形成されており、上梁部材２の下端部から略鉛直方向に沿って継手材２０を挟み込むように立設され、当て板４０の側面が継手材２０の側面と対向する位置に設けられ、上梁部材２に対して溶接等により固着されている。
【００３３】
この当て板４０は、非変形状態の継手材２０に対して当接する位置に配置してもよく、あるいは、継手材２０が所定の許容範囲以上に変形した場合のみ当該継手材２０に対して当接する位置に配置してもよい。継手材２０の変形要因としては、振動の他、温度変化・施工誤差を考慮してもよい。また、当て板４０を継手材２０に対して直接当接させてもよく、あるいは他の部材を介して継手材２０に当接させてもよい。本実施の形態では、当て板４０と継手材２０との間に、滑り材４１、嵌合部材４２、及び相手材２１が設けられている。滑り材４１は、当て板４０と継手材２０を特定の圧力下で相互に摺動可能とするもので、例えばＰＴＦＥ材等のフッ素樹脂材から略板状に形成されている。嵌合部材４２は、当て板４０に滑り材４１を固定するために、当て板４０における継手材２０側の面に溶接等で固着された鋼製の平板であり、滑り材４１を嵌合固定する凹部を備える。相手材２１は、継手材２０における当て板４０側の面に溶接等で固着されたステンレス板であり、滑り材４１との摩擦を軽減する。本実施の形態のほか、当て板４０と継手材２０との間に、滑り材４１のみを設けてもよい。この場合、滑り材４１は、当て板４０又は継手材２０の側面に接着剤等で固着されている。
【００３４】
このように構成された当て板４０の機能は以下の通りである。まず、当て板４０が設けられていない構造を想定すると、粘弾性体ダンパ３０は、抵抗プレート３０ａと粘弾性体３０ｂを複数積層したものであるため、地震や風等による揺れによって粘弾性体ダンパ３０の積層方向に変形する可能性がある。この変形時には、継手材２０が面外方向に変形し、これに伴って、鋼材系履歴型ダンパ１０も架構１の面外方向に変形する。これにより、鋼材系履歴型ダンパ１０の拘束状態は、鋼材系履歴型ダンパ１０の下梁部材３側の端部を固定端、鋼材系履歴型ダンパ１０の継手材２０側の端部を自由端とするものであって、鋼材系履歴型ダンパ１０の継手材２０側の端部が、架構１の面外方向へ移動する一端自由他端拘束状態となる。この状態の鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈長さｌＫ１は、オイラーの座屈理論より２×Ｌと算出される（ここで、Ｌは鋼材系履歴型ダンパ１０の材長を示す）。
【００３５】
これに対して、当て板４０を設けた場合、粘弾性体３０ｂが粘弾性体ダンパ３０の積層方向に変形した場合であっても、当て板４０が継手材２０と当接することで、継手材２０の面外方向の変形が抑制される。これにより、鋼材系履歴型ダンパ１０の拘束状態は、鋼材系履歴型ダンパ１０の継手材２０側の端部が架構１の面外方向へ移動しない一端自由他端拘束状態となる。このときの鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈長さｌＫ２は、オイラーの座屈理論より０．７×Ｌと算出される。以上のことから、当て板４０を設けることで、鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈長さを短くすることができ、鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈耐力を向上できる。
【００３６】
この他にも、当て板４０は、直接的又は間接的に継手材２０の面外方向の変形を抑制し得る限りにおいて任意の構造にて構成可能である。図６は変形例に係る当て板４０の一例を示す正面図、図７は図６のＣ−Ｃ矢視断面図である。この変形例では、継手材２０及び当て板４０には、架構１の面外方向へ貫通する４つの長孔４３と、各長孔４３に挿入された貫通ボルト４４とが設けられており、この貫通ボルト４４を介して一対の当て板４０が相互に連結されている。ここで、各長孔４３と各貫通ボルト４４の間には水平方向に沿ってクリアランスが設けられており、継手材２０の水平方向への振動が許容されている。この構造によれば、相互に連結された一対の当て板４０によって、継手材２０の面外方向の変形を一層強固に抑制できる。
また、図８は変形例に係る当て板４０の一例を示す正面図、図９は図８のＤ−Ｄ矢視断面図である。この変形例では、当て板４０に略板状のリブ材４５が設けられている。具体的には、上梁部材２の下フランジ幅が当て板４０の配置間隔よりも広げられた場合である。リブ材４５は、当て板４０の側面に対して略直角に配置され、上梁部材２及び当て板４０の側面とは溶接やボルト等で固着されている。この構造によれば、リブ材４５を備えた一対の当て板４０によって、継手材２０の面外方向の変形を一層強固に抑制できる。
【００３７】
（実施の形態１の効果）
このように実施の形態１によれば、当て板４０によって継手材２０の面外方向の変形を拘束することで、鋼材系履歴型ダンパ１０の面外方向の変形を拘束でき、鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈耐力を向上させることができる。
【００３８】
また、当て板４０を継手材２０の外部に配置したので、上梁部材２と継手材２０の相互間で施工誤差が生じたとしても、当て板４０の設置場所や寸法等を調整することで、その施工誤差を吸収することができると共に、既設の架構１に対しても、当て板４０を容易に取り付けられる。
【００３９】
〔実施の形態２〕
次に、実施の形態２について説明する。この実施の形態２は、実施の形態１で備えていたものと類似の当て板に加えて、方杖を設けた形態である。実施の形態２の構成は、特記する場合を除いて実施の形態１の構成と略同一であり、実施の形態１の構成と略同一の構成についてはこの実施の形態１で用いたのと同一の符号を必要に応じて付して、その説明を省略する（実施の形態３、４においても同じ）。
【００４０】
（方杖の構成）
図１０は実施の形態２に係る制振架構の構成を示す正面図、図１１は図１０のＥ−Ｅ矢視断面図である。一対の方杖５０は、軸力抵抗によって継手材２０の架構１の面外変形を抑制するものであり、床部材６から継手材２０に至るように側面Ｖ字状に設けられ、床部材６に対して溶接やボルト等により固定されている。この一対の方杖５０は、鋼材から形成されており、その先端部には、固定構造を除いて実施の形態１と同様に構成された当て板４０が溶接等により固着されている。この方杖５０はＨ型鋼にて形成しているが、これに限らず、断面形状を略方形状や略円形状とする鋼材にて形成してもよい。また、当て板４０に対する方杖５０の固着位置は、継手材２０の面外方向の変形力の中心位置と一致させることが好ましく、この場合には継手材２０の面外方向の変形力を効率よく方杖５０に伝達できる。また、１枚の当て板４０に固着される方杖５０は、１本に限らず、複数の方杖５０を固着してもよい。
【００４１】
（方杖の機能）
次に、方杖５０の機能について詳細に説明する。実施の形態２の制振架構において、地震や風等による架構１の面外方向の揺れに対して、継手材２０が当て板４０と当接すると、床部材６に支持された方杖５０に軸力が作用することで、方杖５０が継手材２０の面外方向の変形に対して抵抗するので、継手材２０の面外方向の変形は抑制される。
【００４２】
（実施の形態２の効果）
このように実施の形態２によれば、実施の形態１と略同様の効果に加えて、継手材２０の変形に対して方杖５０の軸力により抵抗することができるので、鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈耐力を一層向上させることができる。
【００４３】
〔実施の形態３〕
次に、実施の形態３について説明する。この実施の形態３は、実施の形態１の当て板に代えて、リニアスライダを備える形態である。
【００４４】
（リニアスライダの構成）
図１２は実施の形態３に係る制振架構の構成を示す正面図、図１３は図１２のＦ−Ｆ矢視断面図、図１４は図１３の要部拡大図である。上梁部材２と継手材２０との相互間には、リニアスライダ６０が配置されている。このリニアスライダ６０は、特許請求の範囲におけるスライダ部に対応するもので、固定体６１、ガイドレール６２、複数の回転子６３、及び可動体６４を備えて構成されている。
【００４５】
固定体６１は、ガイドレール６２を固定するための板状部材であって、上梁部材２の部材軸方向に沿って直方体状に伸張され、上梁部材２に対して溶接等にて固着されている。
【００４６】
ガイドレール６２は、可動体６４を上梁部材２の部材軸方向に誘導するものであり、固定体６１の下側面に対して溶接等により固着されている。このガイドレール６２の部材軸方向の長さは任意であるが、例えば、大地震時の想定層間変形に対応した長さや、鋼材系履歴型ダンパ１０の限界せん断ひずみから計算される長さとすることができる。
【００４７】
複数の回転子６３は、可動体６４を上梁部材２の部材軸方向に摺動させるものである。この回転子６３は、略球状や略円筒状に形成され、可動体６４の側面と対向するガイドレール６２の側面において、図示しない回転軸によって回転可能に設けられている。
【００４８】
可動体６４は、継手材２０をガイドレール６２の部材軸方向に沿って往復移動可能とする軌道を形成するもので、直方体状に構成され、継手材２０の上梁部材２側の面に溶接等によって固着されている。この可動体６４の上側面には、ガイドレール６２及び複数の回転子６３を摺動可能に受容する溝部が形成されている。
【００４９】
（リニアスライダの機能）
次に、リニアスライダ６０の機能について詳細に説明する。地震や風等による架構１の面内の揺れが生じた場合、可動体６４がガイドレール６２に沿って移動することで、継手材２０の架構１の面内方向の変形が許容され、粘弾性体ダンパ３０又は鋼材系履歴型ダンパ１０による振動エネルギーの吸収が可能となる。一方、可動体６４がガイドレール６２と嵌合することで、継手材２０の面外方向の変形が抑制される。
【００５０】
（実施の形態３の効果）
このように実施の形態３によれば、リニアスライダ６０によって継手材２０の面外方向の変形を拘束することで、鋼材系履歴型ダンパ１０の面外方向の変形を拘束でき、鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈耐力を向上させることができる。
【００５１】
また、リニアスライダ６０を上梁部材２と継手材２０との相互間に設けたので、リニアスライダ６０が架構１の外部に露出することを抑えることができ、室内空間を有効に利用することができるので、天井の納まりを向上させることや、天井内の配管の障害となることを防止できること、あるいは、架構１の意匠性を一層向上させることができる。
【００５２】
〔実施の形態４〕
次に、実施の形態４について説明する。この実施の形態４は、粘弾性体ダンパにスペーサを設けた形態である。
【００５３】
（ベアリングの構成）
図１５は本実施の形態に係る図２のＡ−Ａ矢視断面図である。粘弾性体ダンパ３０の内部には、複数のベアリング７１が設けられている。このベアリング７１は、粘弾性体３０ｂの積層方向の変形を抑制するものであって、粘弾性体ダンパ３０の端部において、抵抗プレート３０ａの相互間に配置されている。このベアリング７１は、例えば、鋼製のボールベアリング又はローラーベアリングとして形成され、抵抗プレート３０ａに形成された凹部に回動可能に配置されている。これらベアリング７１は、当該抵抗プレート３０ａに隣接する他の抵抗プレート３０ａに接する位置及び形状にて配置されており、抵抗プレート３０ａが粘弾性体３０ｂのせん断変形に追随して水平方向に移動することを許容する一方で、抵抗プレート３０ａが粘弾性体３０ｂの積層方向に変形することを抑制する。
【００５４】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。図１６は本実施の形態の変形例に係る図２のＡ−Ａ矢視断面図である。粘弾性体ダンパ３０の内部には、上述のベアリング７１に代えて、ゴム体７２が設けられている。このゴム体７２は、粘弾性体３０ｂの積層方向の変形を抑制するものであって、例えば縦断面コ字状に形成され、粘弾性体ダンパ３０の端部に嵌合され、抵抗プレート３０ａの相互間及びその側方に配置される。抵抗プレート３０ａの相互間に配置される部分は、粘弾性体３０ｂの水平方向の変形を阻害しないように当該相互間の隙間よりも薄厚状とされている一方、粘弾性体３０ｂが積層方向に変形した場合には抵抗プレート３０ａに当接することで当該変形の増大を防止可能な厚みとされている。このゴム体７２は、粘弾性体ダンパ３０よりも硬質なものが好ましく、例えば、粘弾性体３０ｂの静的せん断弾性率よりも大きな天然ゴム及び高減衰ゴムを用いることができる。あるいは、ゴム体７２に代えて金属体を用いてもよい。
【００５５】
（実施の形態４の効果）
このように実施の形態４によれば、実施の形態１と略同様の効果に加えて、ベアリング７１やゴム体７２は粘弾性体ダンパ３０の工場組立時に取り付け可能であることから、現場での作業性を簡略化することができる。また、ベアリング７１やゴム体７２は、粘弾性体ダンパ３０の内部に設けられており外部に露出しないので、室内空間の有効利用にも寄与できると共に、意匠性を一層向上することができる。
【００５６】
〔各実施の形態に対する変形例〕
以上、本発明に係る各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
【００５７】
（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
【００５８】
（各実施の形態の組み合わせについて）
各実施の形態において説明した構成は、任意の組み合わせで、相互に組み合わせることができる。例えば、実施の形態１の当て板４０と、実施の形態４のベアリング７１やゴム体７２を、同一の架構１に同時に適用してもよい。
【００５９】
（大振幅用減衰手段と小振幅用減衰手段について）
大振幅用減衰手段は、鋼材系履歴型ダンパ１０に限らず、粘性ダンパ、あるいは摩擦ダンパとしてもよい。鋼材系履歴型ダンパ１０を用いる場合においても、その配置方法は任意であり、例えば、Ｖ字型に代えて、Ａ字型又はＸ字型となるように配置してもよい。また、小振幅用減衰手段は、粘弾性体ダンパ３０に限られず、鋼材系履歴型ダンパ１０、粘性ダンパ、あるいは摩擦ダンパとしてもよい。
鋼材系履歴型ダンパ１０として、材料強度が高ひずみ速度感受性を有した超塑性金属材料（例えば亜鉛−アルミ合金など）は、小振幅用減衰手段として適している。
減衰手段としての粘性ダンパは、シリンダ内にオイル等の粘性材料を封入したオイルダンパなどが適している。特に、変位増幅機構を備えた粘性ダンパは、小振幅用減衰手段として適している。
【００６０】
（面外変形抑制手段について）
実施の形態１〜４では、面外変形抑制手段を、継手材２０の外部や、粘弾性体ダンパ３０の内部に配置したことを説明したが、鋼材系履歴型ダンパ１０の外部に設けてもよい。例えば、実施の形態１の一対の当て板４０を架構１の左右の柱部材４、５から鋼材系履歴型ダンパ１０の上端部に至るように延出し、この当て板４０によって鋼材系履歴型ダンパ１０を面外方向から挟むようにしてもよい。この場合、一つの鋼材系履歴型ダンパ１０に対して複数組の当て板４０を設けてもよい。
【００６１】
あるいは、面外変形抑制手段を粘弾性体ダンパ３０の外部に設けてもよい。図１７は変形例に係る図２のＡ−Ａ矢視断面図である。粘弾性体ダンパ３０を貫通するピン３０ｄの両端部には、ストッパ７３が設けられている。このストッパ７３は、鋼材から形成されるもので、ピン孔３０ｃの直径よりも大きな円環状であって、かつ、図３の脱落防止ピン３０ｅよりも厚肉状に形成されており、脱落防止ピン３０ｅより高い剛性で粘弾性体ダンパ３０の面外方向への変形を抑制する。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
この発明に係る複合型ダンパによる制振架構は、地震等による建造物の揺れを低減するための制振架構に適用でき、特に鋼材系履歴型ダンパの座屈耐力を効果的に向上させることに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る複合型ダンパによる制振架構の構成を示す正面図である。
【図２】図１の要部を拡大した図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】図４の要部を拡大した図である。
【図６】図２の変形例に係る当て板の一例を示す正面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図８】図２の変形例に係る当て板の一例を示す正面図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る複合型ダンパによる制振架構の構成を示す正面図である。
【図１１】図１０のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図１２】実施の形態３に係る複合型ダンパによる制振架構の構成を示す正面図である。
【図１３】図１２のＦ−Ｆ矢視断面図である。
【図１４】図１３の要部を拡大した図である。
【図１５】実施の形態４に係る図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１６】実施の形態４の変形例に係る図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１７】実施の形態４の変形例に係る図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 架構
２ 上梁部材
３ 下梁部材
４ 左柱部材
５ 右柱部材
６ 床部材
１０ 鋼材系履歴型ダンパ
１１、３１ 連結部材
１２ 鋼材系履歴型ダンパ本体
１３ 拘束部材
２０ 継手材
２１ 相手材
３０ 粘弾性体ダンパ
３０ａ 抵抗プレート
３０ｂ 粘弾性体
３０ｃ ピン孔
３０ｄ ピン
３０ｅ 脱落防止ピン
３２ ブラケット
４０ 当て板
４１ 滑り材
４２ 嵌合部材
４３ 長孔
４４ 貫通ボルト
４５ リブ材
５０ 方杖
６０ リニアスライダ
６１ 固定体
６２ ガイドレール
６３ 回転子
６４ 可動体
７１ ベアリング
７２ ゴム体
７３ ストッパ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震や風等による建造物の揺れを低減するための制振架構に関し、特に、鋼材系履歴型ダンパと粘弾性体ダンパを備えた複合型ダンパによる制振架構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、風荷重や小地震及び大地震による建造物の揺れを、低減することを目的とした制振架構の開発が進められている。このような制振架構の一例として、建造物の架構の面内にＫ型又はＶ型に配置された鋼材系履歴型ダンパと、この鋼材系履歴型ダンパに対して直列状に接続された粘弾性体ダンパとを備えた制振架構がある（例えば特許文献１参照）。この制振架構によれば、風荷重や小地震による小振幅の振動エネルギーを粘弾性体ダンパの減衰特性により吸収できると共に、大地震による大振幅の振動エネルギーを鋼材系履歴型ダンパの弾塑性履歴特性により吸収でき、全体として広域振幅の振動を制振できる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８０７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、鋼材系履歴型ダンパは、その部材軸方向に沿った軸力（圧縮力・引張力）を受けて部材に塑性変形が生じることにより振動エネルギーを有効に吸収するものである。大地震時に、鋼材系履歴型ダンパが架構の面外方向に変形した場合には、早期に圧縮座屈が生じて圧縮耐力が十分に発揮できない可能性があった。特に、粘弾性体ダンパは鋼板と粘弾性体を交互に積層して構成されており、粘弾性体の圧縮剛性の設定によっては粘弾性体ダンパの面外方向の剛性が低くなるケースがあるため、このような粘弾性体ダンパを鋼材系履歴型ダンパに組み合わせた場合には、鋼材系履歴型ダンパの面外方向への変形が相乗的に生じる可能性があった。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、鋼材系履歴型ダンパの座屈耐力を向上させることができる、複合型ダンパによる制振架構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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の複合型ダンパによる制振架構は、建造物の架構の面内に略Ｖ字状に配置される一対の大振幅用減衰手段と、前記一対の大振幅用減衰手段の相互の接続部と接続された小振幅用減衰手段と、前記接続部が前記架構の面外方向へ変形することを抑制するための面外変形抑制手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の複合型ダンパによる制振架構は、請求項１に記載の複合型ダンパによる制振架構において、前記面外変形抑制手段を、前記大振幅用減衰手段の外部、又は前記小振幅用減衰手段の外部に設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の複合型ダンパによる制振架構は、請求項２に記載の複合型ダンパによる制振架構において、前記面外変形抑制手段は、前記架構の面外方向から前記接続部を挟むように配置されたものであって、前記接続部と直接的又は間接的に当接する一対の当接部を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の複合型ダンパによる制振架構は、請求項３に記載の複合型ダンパによる制振架構において、前記当接部は、前記架構を構成する梁又は柱に支持された平板材であって、前記接続部の外側面に沿って略平行に配置された平板材を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の複合型ダンパによる制振架構は、請求項３に記載の複合型ダンパによる制振架構において、前記架構により支承された床部に固定された一対の方杖を備え、前記一対の方杖の先端部に、前記当接部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に記載の複合型ダンパによる制振架構は、請求項２に記載の複合型ダンパによる制振架構において、前記架構を構成する梁又は柱に設けられたものであって、前記接続部を当該梁又は当該柱の部材軸方向に沿って往復移動可能とするスライダ部を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に記載の複合型ダンパによる制振架構は、建造物の架構の面内に略Ｖ字状に配置される一対の大振幅用減衰手段と、前記一対の大振幅用減衰手段の相互の接続部と接続された小振幅用減衰手段と、前記大振幅用減衰手段が前記架構の面外方向へ変形することを抑制するための面外変形抑制手段を、前記小振幅用減衰手段の内部に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、面外変形抑制手段によって接続部の架構の面外方向の変形を抑制することができるので、大振幅用減衰手段の座屈長さを短く設定することができるため、大振幅用減衰手段の圧縮耐力を効果的に発揮させることができる。
【００１４】
また、請求項２に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、面外変形抑制手段を大振幅用減衰手段の外部又は小振幅用減衰手段の外部に設けたので、接続部の架構の面外方向の変形を直接的に抑制することができ、大振幅用減衰手段の圧縮耐力を一層効果的に発揮させることができる。また、面外変形抑制手段を外部に設けたので、この面外変形抑制手段の形状や設置場所の調整等が容易になり、当該制振架構の施工誤差を吸収することができると共に、建造物が新築であるか既存であるかを問わず取り付けることができ、面外変形抑制手段の施工性を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項３に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、当接部を接続部を挟み込む位置に設けたので、簡易に取り付けることができ、当接部の施工性を一層向上することができる。
【００１６】
また、請求項４に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、当接部を、架構の梁又は柱を利用して設けたので、当該当接部を支持する特別な部材等を備える必要がなく、当接部の設置コストを抑えることができる。
【００１７】
また、請求項５に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、方杖が斜材・ブレース材として機能することで、接続部の架構の面外方向の変形に対して抵抗することができるので、構造的な安定性を高めることができ、大振幅用減衰手段の座屈耐力を一層向上させることができる。
【００１８】
また、請求項６に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、スライダ部を、接続部と架構の梁、又は柱の相互間に設けたので、スライダ部の架構の面外方向の露出を抑えることができ、室内空間を有効に利用することができると共に、接続部近傍の意匠性を一層向上することができる。
【００１９】
また、請求項７に係る複合型ダンパによる制振架構によれば、面外変形抑制手段を、小振幅用減衰手段の内部に設けたので、現場での取り付けの手間を省くことができ、施工性を一層向上することができる。また、面外変形抑制手段を外部に露出させないので、室内空間を有効に利用できると共に、意匠性を一層向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る複合型ダンパによる制振架構の各実施の形態を詳細に説明し、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、これら各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
〔実施の形態１〕
まず実施の形態１について説明する。この実施の形態１は、面外変形抑制手段を制振架構の外部に設けた形態である。
【００２２】
（構成）
図１は実施の形態１に係る複合型ダンパによる制振架構の正面図、図２は図１の要部拡大図である。この複合型ダンパによる制振架構は、架構１、鋼材系履歴型ダンパ１０、継手材２０、粘弾性体ダンパ３０、及び当て板４０を備えて構成されている。
【００２３】
（構成−架構）
架構１は、上下の梁部材２、３と、左右の柱部材４、５とを組み合わせて構成されている。以下では、これら上下の梁部材２、３、及び左右の柱部材４、５によって形成された略方形状の平面の内部を「架構１の面内」と称する。この架構１の構造形式は任意であるが、例えばラーメン構造やアーチ構造が該当する。また、この架構１の具体的な構成材は任意であるが、例えば、鉄筋コンクリート構造、鋼構造、又は木造構造等が該当する。
【００２４】
（構成−鋼材系履歴型ダンパ）
一対の鋼材系履歴型ダンパ１０は、特許請求の範囲における大振幅用減衰手段に対応するもので、架構１の面内において上梁部材２の部材軸方向の中心点近傍に備えられた継手材２０から下梁部材３の部材軸方向の端部近傍に至るように配置されており、このように一対の鋼材系履歴型ダンパ１０を配置することによって全体としてＶ字型の制振架構が構成されている。この鋼材系履歴型ダンパ１０は、連結部材１１、鋼材系履歴型ダンパ本体１２、及び拘束部材１３を備える。
【００２５】
連結部材１１は、鋼材系履歴型ダンパ本体１２と下梁部材３を連結し、あるいは鋼材系履歴型ダンパ本体１２と継手材２０を連結するもので、鋼材系履歴型ダンパ本体１２の部材軸方向の両端部に配置され、鋼材系履歴型ダンパ本体１２、下梁部材３、及び継手材２０に対して溶接やボルト等により接続されている。
【００２６】
鋼材系履歴型ダンパ本体１２は、弾塑性履歴特性によって架構１の振動エネルギーを吸収するものであり、具体的には、縦断面形状が連結部材１１と略対応した弾塑性部材であって、連結部材１１を介して下梁部材３と継手材２０との相互間に配置されている。この鋼材系履歴型ダンパ本体１２を構成する材質は任意であり、例えば、普通鋼材に比べて小さな応力で降伏する極軟鋼材が該当する。
【００２７】
拘束部材１３は、鋼材系履歴型ダンパ本体１２の座屈を抑制するもので、略長筒状に形成された中空鋼管であり、鋼材系履歴型ダンパ本体１２の周囲を覆う位置に固定されている。この拘束部材１３は鋼材系履歴型ダンパ本体１２よりも降伏点が高い鋼材にて構成され、この拘束部材１３と鋼材系履歴型ダンパ本体１２との相互間には、鋼材系履歴型ダンパ本体１２の軸変形を阻害しない状態で、コンクリート等から形成された図示しない被覆部材が設けられている。
【００２８】
（構成−継手材）
継手材２０は、特許請求の範囲における接続部に対応するもので、鋼材を用いた中空の直方体として構成され、一対の鋼材系履歴型ダンパ１０の延長線上の交点に配置されている。
【００２９】
（構成−粘弾性体ダンパ）
一対の粘弾性体ダンパ３０は、減衰特性によって架構１の振動エネルギーを吸収するものであり、特許請求の範囲における小振幅用減衰手段に対応する。この一対の粘弾性体ダンパ３０は、継手材２０を中心として略左右対称に設けられており、架構１の面内において継手材２０の水平端部から略水平方向に沿って配置されている。
【００３０】
図３は図２のＡ−Ａ矢視断面図である。図３に示すように、粘弾性体ダンパ３０は、抵抗プレート３０ａ及び粘弾性体３０ｂを備えて構成されている。抵抗プレート３０ａは、略板状の鋼板であり、所定の間隔で積層状に複数配置されている。粘弾性体３０ｂは、抵抗プレート３０ａと略対応する平面形状の略板状体であり、抵抗プレート３０ａに対して加硫接着等により固着されており、各抵抗プレート３０ａ間の相対変位に対してせん断変形して追随する。この粘弾性体３０ｂを構成する材質は任意であり、例えば、ゴム系、アクリル系、アスファルト系、又はシリコン系等の高分子系材料が該当する。この粘弾性体ダンパ３０には、粘弾性体３０ｂ及び抵抗プレート３０ａをその積層方向に沿って貫通するピン孔３０ｃと、当該ピン孔３０ｃに挿入される略円筒状のピン３０ｄと、このピン３０ｄがピン孔３０ｃから脱落することを防止する脱落防止ピン３０ｅが設けられている。ここでは、ピン孔３０ｃの内径をピン３０ｄの外径より大きくすることで、これらピン３０ｄとピン孔３０ｃとの間に、粘弾性体３０ｂのせん断変形を許容する隙間が形成されている。このように構成された粘弾性体ダンパ３０は、連結部材３１を介して、継手材２０とブラケット３２の相互間に配置されており、架構１の面内と略直交する方向に積層された抵抗プレート３０ａが、連結部材３１に対してボルト等により接続されている。
【００３１】
このように構成された鋼材系履歴型ダンパ１０及び粘弾性体ダンパ３０は以下のように機能する。すなわち、小地震や風等による小振幅の揺れに対しては、粘弾性体ダンパ３０の粘弾性体３０ｂがせん断変形することで、振動エネルギーを吸収する。また、大地震による大振幅の揺れに対しては、粘弾性体ダンパ３０の粘弾性体３０ｂの変形がピン３０ｄによって抑制され、鋼材系履歴型ダンパ１０の鋼材系履歴型ダンパ本体１２が変形することで、振動エネルギーを吸収する。
【００３２】
（構成−当て板）
次に、当て板４０について説明する。図４は図２のＢ−Ｂ矢視断面図、図５は図４の要部拡大図である。一対の当て板４０は、曲げ抵抗によって継手材２０の架構１の面外方向の変形を抑制するものであり、特許請求の範囲における面外変形抑制手段に対応する。この一対の当て板４０は、略板状の鋼板から形成されており、上梁部材２の下端部から略鉛直方向に沿って継手材２０を挟み込むように立設され、当て板４０の側面が継手材２０の側面と対向する位置に設けられ、上梁部材２に対して溶接等により固着されている。
【００３３】
この当て板４０は、非変形状態の継手材２０に対して当接する位置に配置してもよく、あるいは、継手材２０が所定の許容範囲以上に変形した場合のみ当該継手材２０に対して当接する位置に配置してもよい。継手材２０の変形要因としては、振動の他、温度変化・施工誤差を考慮してもよい。また、当て板４０を継手材２０に対して直接当接させてもよく、あるいは他の部材を介して継手材２０に当接させてもよい。本実施の形態では、当て板４０と継手材２０との間に、滑り材４１、嵌合部材４２、及び相手材２１が設けられている。滑り材４１は、当て板４０と継手材２０を特定の圧力下で相互に摺動可能とするもので、例えばＰＴＦＥ材等のフッ素樹脂材から略板状に形成されている。嵌合部材４２は、当て板４０に滑り材４１を固定するために、当て板４０における継手材２０側の面に溶接等で固着された鋼製の平板であり、滑り材４１を嵌合固定する凹部を備える。相手材２１は、継手材２０における当て板４０側の面に溶接等で固着されたステンレス板であり、滑り材４１との摩擦を軽減する。本実施の形態のほか、当て板４０と継手材２０との間に、滑り材４１のみを設けてもよい。この場合、滑り材４１は、当て板４０又は継手材２０の側面に接着剤等で固着されている。
【００３４】
このように構成された当て板４０の機能は以下の通りである。まず、当て板４０が設けられていない構造を想定すると、粘弾性体ダンパ３０は、抵抗プレート３０ａと粘弾性体３０ｂを複数積層したものであるため、地震や風等による揺れによって粘弾性体ダンパ３０の積層方向に変形する可能性がある。この変形時には、継手材２０が面外方向に変形し、これに伴って、鋼材系履歴型ダンパ１０も架構１の面外方向に変形する。これにより、鋼材系履歴型ダンパ１０の拘束状態は、鋼材系履歴型ダンパ１０の下梁部材３側の端部を固定端、鋼材系履歴型ダンパ１０の継手材２０側の端部を自由端とするものであって、鋼材系履歴型ダンパ１０の継手材２０側の端部が、架構１の面外方向へ移動する一端自由他端拘束状態となる。この状態の鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈長さｌＫ１は、オイラーの座屈理論より２×Ｌと算出される（ここで、Ｌは鋼材系履歴型ダンパ１０の材長を示す）。
【００３５】
これに対して、当て板４０を設けた場合、粘弾性体３０ｂが粘弾性体ダンパ３０の積層方向に変形した場合であっても、当て板４０が継手材２０と当接することで、継手材２０の面外方向の変形が抑制される。これにより、鋼材系履歴型ダンパ１０の拘束状態は、鋼材系履歴型ダンパ１０の継手材２０側の端部が架構１の面外方向へ移動しない一端自由他端拘束状態となる。このときの鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈長さｌＫ２は、オイラーの座屈理論より０．７×Ｌと算出される。以上のことから、当て板４０を設けることで、鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈長さを短くすることができ、鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈耐力を向上できる。
【００３６】
この他にも、当て板４０は、直接的又は間接的に継手材２０の面外方向の変形を抑制し得る限りにおいて任意の構造にて構成可能である。図６は変形例に係る当て板４０の一例を示す正面図、図７は図６のＣ−Ｃ矢視断面図である。この変形例では、継手材２０及び当て板４０には、架構１の面外方向へ貫通する４つの長孔４３と、各長孔４３に挿入された貫通ボルト４４とが設けられており、この貫通ボルト４４を介して一対の当て板４０が相互に連結されている。ここで、各長孔４３と各貫通ボルト４４の間には水平方向に沿ってクリアランスが設けられており、継手材２０の水平方向への振動が許容されている。この構造によれば、相互に連結された一対の当て板４０によって、継手材２０の面外方向の変形を一層強固に抑制できる。
また、図８は変形例に係る当て板４０の一例を示す正面図、図９は図８のＤ−Ｄ矢視断面図である。この変形例では、当て板４０に略板状のリブ材４５が設けられている。具体的には、上梁部材２の下フランジ幅が当て板４０の配置間隔よりも広げられた場合である。リブ材４５は、当て板４０の側面に対して略直角に配置され、上梁部材２及び当て板４０の側面とは溶接やボルト等で固着されている。この構造によれば、リブ材４５を備えた一対の当て板４０によって、継手材２０の面外方向の変形を一層強固に抑制できる。
【００３７】
（実施の形態１の効果）
このように実施の形態１によれば、当て板４０によって継手材２０の面外方向の変形を拘束することで、鋼材系履歴型ダンパ１０の面外方向の変形を拘束でき、鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈耐力を向上させることができる。
【００３８】
また、当て板４０を継手材２０の外部に配置したので、上梁部材２と継手材２０の相互間で施工誤差が生じたとしても、当て板４０の設置場所や寸法等を調整することで、その施工誤差を吸収することができると共に、既設の架構１に対しても、当て板４０を容易に取り付けられる。
【００３９】
〔実施の形態２〕
次に、実施の形態２について説明する。この実施の形態２は、実施の形態１で備えていたものと類似の当て板に加えて、方杖を設けた形態である。実施の形態２の構成は、特記する場合を除いて実施の形態１の構成と略同一であり、実施の形態１の構成と略同一の構成についてはこの実施の形態１で用いたのと同一の符号を必要に応じて付して、その説明を省略する（実施の形態３、４においても同じ）。
【００４０】
（方杖の構成）
図１０は実施の形態２に係る制振架構の構成を示す正面図、図１１は図１０のＥ−Ｅ矢視断面図である。一対の方杖５０は、軸力抵抗によって継手材２０の架構１の面外変形を抑制するものであり、床部材６から継手材２０に至るように側面Ｖ字状に設けられ、床部材６に対して溶接やボルト等により固定されている。この一対の方杖５０は、鋼材から形成されており、その先端部には、固定構造を除いて実施の形態１と同様に構成された当て板４０が溶接等により固着されている。この方杖５０はＨ型鋼にて形成しているが、これに限らず、断面形状を略方形状や略円形状とする鋼材にて形成してもよい。また、当て板４０に対する方杖５０の固着位置は、継手材２０の面外方向の変形力の中心位置と一致させることが好ましく、この場合には継手材２０の面外方向の変形力を効率よく方杖５０に伝達できる。また、１枚の当て板４０に固着される方杖５０は、１本に限らず、複数の方杖５０を固着してもよい。
【００４１】
（方杖の機能）
次に、方杖５０の機能について詳細に説明する。実施の形態２の制振架構において、地震や風等による架構１の面外方向の揺れに対して、継手材２０が当て板４０と当接すると、床部材６に支持された方杖５０に軸力が作用することで、方杖５０が継手材２０の面外方向の変形に対して抵抗するので、継手材２０の面外方向の変形は抑制される。
【００４２】
（実施の形態２の効果）
このように実施の形態２によれば、実施の形態１と略同様の効果に加えて、継手材２０の変形に対して方杖５０の軸力により抵抗することができるので、鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈耐力を一層向上させることができる。
【００４３】
〔実施の形態３〕
次に、実施の形態３について説明する。この実施の形態３は、実施の形態１の当て板に代えて、リニアスライダを備える形態である。
【００４４】
（リニアスライダの構成）
図１２は実施の形態３に係る制振架構の構成を示す正面図、図１３は図１２のＦ−Ｆ矢視断面図、図１４は図１３の要部拡大図である。上梁部材２と継手材２０との相互間には、リニアスライダ６０が配置されている。このリニアスライダ６０は、特許請求の範囲におけるスライダ部に対応するもので、固定体６１、ガイドレール６２、複数の回転子６３、及び可動体６４を備えて構成されている。
【００４５】
固定体６１は、ガイドレール６２を固定するための板状部材であって、上梁部材２の部材軸方向に沿って直方体状に伸張され、上梁部材２に対して溶接等にて固着されている。
【００４６】
ガイドレール６２は、可動体６４を上梁部材２の部材軸方向に誘導するものであり、固定体６１の下側面に対して溶接等により固着されている。このガイドレール６２の部材軸方向の長さは任意であるが、例えば、大地震時の想定層間変形に対応した長さや、鋼材系履歴型ダンパ１０の限界せん断ひずみから計算される長さとすることができる。
【００４７】
複数の回転子６３は、可動体６４を上梁部材２の部材軸方向に摺動させるものである。この回転子６３は、略球状や略円筒状に形成され、可動体６４の側面と対向するガイドレール６２の側面において、図示しない回転軸によって回転可能に設けられている。
【００４８】
可動体６４は、継手材２０をガイドレール６２の部材軸方向に沿って往復移動可能とする軌道を形成するもので、直方体状に構成され、継手材２０の上梁部材２側の面に溶接等によって固着されている。この可動体６４の上側面には、ガイドレール６２及び複数の回転子６３を摺動可能に受容する溝部が形成されている。
【００４９】
（リニアスライダの機能）
次に、リニアスライダ６０の機能について詳細に説明する。地震や風等による架構１の面内の揺れが生じた場合、可動体６４がガイドレール６２に沿って移動することで、継手材２０の架構１の面内方向の変形が許容され、粘弾性体ダンパ３０又は鋼材系履歴型ダンパ１０による振動エネルギーの吸収が可能となる。一方、可動体６４がガイドレール６２と嵌合することで、継手材２０の面外方向の変形が抑制される。
【００５０】
（実施の形態３の効果）
このように実施の形態３によれば、リニアスライダ６０によって継手材２０の面外方向の変形を拘束することで、鋼材系履歴型ダンパ１０の面外方向の変形を拘束でき、鋼材系履歴型ダンパ１０の座屈耐力を向上させることができる。
【００５１】
また、リニアスライダ６０を上梁部材２と継手材２０との相互間に設けたので、リニアスライダ６０が架構１の外部に露出することを抑えることができ、室内空間を有効に利用することができるので、天井の納まりを向上させることや、天井内の配管の障害となることを防止できること、あるいは、架構１の意匠性を一層向上させることができる。
【００５２】
〔実施の形態４〕
次に、実施の形態４について説明する。この実施の形態４は、粘弾性体ダンパにスペーサを設けた形態である。
【００５３】
（ベアリングの構成）
図１５は本実施の形態に係る図２のＡ−Ａ矢視断面図である。粘弾性体ダンパ３０の内部には、複数のベアリング７１が設けられている。このベアリング７１は、粘弾性体３０ｂの積層方向の変形を抑制するものであって、粘弾性体ダンパ３０の端部において、抵抗プレート３０ａの相互間に配置されている。このベアリング７１は、例えば、鋼製のボールベアリング又はローラーベアリングとして形成され、抵抗プレート３０ａに形成された凹部に回動可能に配置されている。これらベアリング７１は、当該抵抗プレート３０ａに隣接する他の抵抗プレート３０ａに接する位置及び形状にて配置されており、抵抗プレート３０ａが粘弾性体３０ｂのせん断変形に追随して水平方向に移動することを許容する一方で、抵抗プレート３０ａが粘弾性体３０ｂの積層方向に変形することを抑制する。
【００５４】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。図１６は本実施の形態の変形例に係る図２のＡ−Ａ矢視断面図である。粘弾性体ダンパ３０の内部には、上述のベアリング７１に代えて、ゴム体７２が設けられている。このゴム体７２は、粘弾性体３０ｂの積層方向の変形を抑制するものであって、例えば縦断面コ字状に形成され、粘弾性体ダンパ３０の端部に嵌合され、抵抗プレート３０ａの相互間及びその側方に配置される。抵抗プレート３０ａの相互間に配置される部分は、粘弾性体３０ｂの水平方向の変形を阻害しないように当該相互間の隙間よりも薄厚状とされている一方、粘弾性体３０ｂが積層方向に変形した場合には抵抗プレート３０ａに当接することで当該変形の増大を防止可能な厚みとされている。このゴム体７２は、粘弾性体ダンパ３０よりも硬質なものが好ましく、例えば、粘弾性体３０ｂの静的せん断弾性率よりも大きな天然ゴム及び高減衰ゴムを用いることができる。あるいは、ゴム体７２に代えて金属体を用いてもよい。
【００５５】
（実施の形態４の効果）
このように実施の形態４によれば、実施の形態１と略同様の効果に加えて、ベアリング７１やゴム体７２は粘弾性体ダンパ３０の工場組立時に取り付け可能であることから、現場での作業性を簡略化することができる。また、ベアリング７１やゴム体７２は、粘弾性体ダンパ３０の内部に設けられており外部に露出しないので、室内空間の有効利用にも寄与できると共に、意匠性を一層向上することができる。
【００５６】
〔各実施の形態に対する変形例〕
以上、本発明に係る各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
【００５７】
（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
【００５８】
（各実施の形態の組み合わせについて）
各実施の形態において説明した構成は、任意の組み合わせで、相互に組み合わせることができる。例えば、実施の形態１の当て板４０と、実施の形態４のベアリング７１やゴム体７２を、同一の架構１に同時に適用してもよい。
【００５９】
（大振幅用減衰手段と小振幅用減衰手段について）
大振幅用減衰手段は、鋼材系履歴型ダンパ１０に限らず、粘性ダンパ、あるいは摩擦ダンパとしてもよい。鋼材系履歴型ダンパ１０を用いる場合においても、その配置方法は任意であり、例えば、Ｖ字型に代えて、Ａ字型又はＸ字型となるように配置してもよい。また、小振幅用減衰手段は、粘弾性体ダンパ３０に限られず、鋼材系履歴型ダンパ１０、粘性ダンパ、あるいは摩擦ダンパとしてもよい。
鋼材系履歴型ダンパ１０として、材料強度が高ひずみ速度感受性を有した超塑性金属材料（例えば亜鉛−アルミ合金など）は、小振幅用減衰手段として適している。
減衰手段としての粘性ダンパは、シリンダ内にオイル等の粘性材料を封入したオイルダンパなどが適している。特に、変位増幅機構を備えた粘性ダンパは、小振幅用減衰手段として適している。
【００６０】
（面外変形抑制手段について）
実施の形態１〜４では、面外変形抑制手段を、継手材２０の外部や、粘弾性体ダンパ３０の内部に配置したことを説明したが、鋼材系履歴型ダンパ１０の外部に設けてもよい。例えば、実施の形態１の一対の当て板４０を架構１の左右の柱部材４、５から鋼材系履歴型ダンパ１０の上端部に至るように延出し、この当て板４０によって鋼材系履歴型ダンパ１０を面外方向から挟むようにしてもよい。この場合、一つの鋼材系履歴型ダンパ１０に対して複数組の当て板４０を設けてもよい。
【００６１】
あるいは、面外変形抑制手段を粘弾性体ダンパ３０の外部に設けてもよい。図１７は変形例に係る図２のＡ−Ａ矢視断面図である。粘弾性体ダンパ３０を貫通するピン３０ｄの両端部には、ストッパ７３が設けられている。このストッパ７３は、鋼材から形成されるもので、ピン孔３０ｃの直径よりも大きな円環状であって、かつ、図３の脱落防止ピン３０ｅよりも厚肉状に形成されており、脱落防止ピン３０ｅより高い剛性で粘弾性体ダンパ３０の面外方向への変形を抑制する。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
この発明に係る複合型ダンパによる制振架構は、地震等による建造物の揺れを低減するための制振架構に適用でき、特に鋼材系履歴型ダンパの座屈耐力を効果的に向上させることに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る複合型ダンパによる制振架構の構成を示す正面図である。
【図２】図１の要部を拡大した図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】図４の要部を拡大した図である。
【図６】図２の変形例に係る当て板の一例を示す正面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図８】図２の変形例に係る当て板の一例を示す正面図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る複合型ダンパによる制振架構の構成を示す正面図である。
【図１１】図１０のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図１２】実施の形態３に係る複合型ダンパによる制振架構の構成を示す正面図である。
【図１３】図１２のＦ−Ｆ矢視断面図である。
【図１４】図１３の要部を拡大した図である。
【図１５】実施の形態４に係る図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１６】実施の形態４の変形例に係る図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１７】実施の形態４の変形例に係る図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 架構
２ 上梁部材
３ 下梁部材
４ 左柱部材
５ 右柱部材
６ 床部材
１０ 鋼材系履歴型ダンパ
１１、３１ 連結部材
１２ 鋼材系履歴型ダンパ本体
１３ 拘束部材
２０ 継手材
２１ 相手材
３０ 粘弾性体ダンパ
３０ａ 抵抗プレート
３０ｂ 粘弾性体
３０ｃ ピン孔
３０ｄ ピン
３０ｅ 脱落防止ピン
３２ ブラケット
４０ 当て板
４１ 滑り材
４２ 嵌合部材
４３ 長孔
４４ 貫通ボルト
４５ リブ材
５０ 方杖
６０ リニアスライダ
６１ 固定体
６２ ガイドレール
６３ 回転子
６４ 可動体
７１ ベアリング
７２ ゴム体
７３ ストッパ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建造物の架構の面内に略Ｖ字状に配置される一対の大振幅用減衰手段と、
前記一対の大振幅用減衰手段の相互の接続部と接続された小振幅用減衰手段と、
前記接続部が前記架構の面外方向へ変形することを抑制するための面外変形抑制手段と、
を備えることを特徴とする複合型ダンパによる制振架構。
【請求項２】
前記面外変形抑制手段を、
前記大振幅用減衰手段の外部、又は前記小振幅用減衰手段の外部に設けたこと、
を特徴とする請求項１に記載の複合型ダンパによる制振架構。
【請求項３】
前記面外変形抑制手段は、前記架構の面外方向から前記接続部を挟むように配置されたものであって、前記接続部と直接的又は間接的に当接する一対の当接部を備えること、
を特徴とする請求項２に記載の複合型ダンパによる制振架構。
【請求項４】
前記当接部は、前記架構を構成する梁又は柱に支持された平板材であって、前記接続部の外側面に沿って略平行に配置された平板材を含むこと、
を特徴とする請求項３に記載の複合型ダンパによる制振架構。
【請求項５】
前記架構により支承された床部に固定された一対の方杖を備え、
前記一対の方杖の先端部に、前記当接部を設けたこと、
を特徴とする請求項３に記載の複合型ダンパによる制振架構。
【請求項６】
前記架構を構成する梁又は柱に設けられたものであって、前記接続部を当該梁又は当該柱の部材軸方向に沿って往復移動可能とするスライダ部を設けたこと、
を特徴とする請求項２に記載の複合型ダンパによる制振架構。
【請求項７】
建造物の架構の面内に略Ｖ字状に配置される一対の大振幅用減衰手段と、
前記一対の大振幅用減衰手段の相互の接続部と接続された小振幅用減衰手段と、
前記大振幅用減衰手段が前記架構の面外方向へ変形することを抑制するための面外変形抑制手段を、前記小振幅用減衰手段の内部に設けたこと、
を特徴とする複合型ダンパによる制振架構。
【請求項１】
建造物の架構の面内に略Ｖ字状に配置される一対の大振幅用減衰手段と、
前記一対の大振幅用減衰手段の相互の接続部と接続された小振幅用減衰手段と、
前記接続部が前記架構の面外方向へ変形することを抑制するための面外変形抑制手段と、
を備えることを特徴とする複合型ダンパによる制振架構。
【請求項２】
前記面外変形抑制手段を、
前記大振幅用減衰手段の外部、又は前記小振幅用減衰手段の外部に設けたこと、
を特徴とする請求項１に記載の複合型ダンパによる制振架構。
【請求項３】
前記面外変形抑制手段は、前記架構の面外方向から前記接続部を挟むように配置されたものであって、前記接続部と直接的又は間接的に当接する一対の当接部を備えること、
を特徴とする請求項２に記載の複合型ダンパによる制振架構。
【請求項４】
前記当接部は、前記架構を構成する梁又は柱に支持された平板材であって、前記接続部の外側面に沿って略平行に配置された平板材を含むこと、
を特徴とする請求項３に記載の複合型ダンパによる制振架構。
【請求項５】
前記架構により支承された床部に固定された一対の方杖を備え、
前記一対の方杖の先端部に、前記当接部を設けたこと、
を特徴とする請求項３に記載の複合型ダンパによる制振架構。
【請求項６】
前記架構を構成する梁又は柱に設けられたものであって、前記接続部を当該梁又は当該柱の部材軸方向に沿って往復移動可能とするスライダ部を設けたこと、
を特徴とする請求項２に記載の複合型ダンパによる制振架構。
【請求項７】
建造物の架構の面内に略Ｖ字状に配置される一対の大振幅用減衰手段と、
前記一対の大振幅用減衰手段の相互の接続部と接続された小振幅用減衰手段と、
前記大振幅用減衰手段が前記架構の面外方向へ変形することを抑制するための面外変形抑制手段を、前記小振幅用減衰手段の内部に設けたこと、
を特徴とする複合型ダンパによる制振架構。
【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】
【公開番号】特開２００９−２８０９６３（Ｐ２００９−２８０９６３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３０９８４（Ｐ２００８−１３０９８４）
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【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２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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