(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ブレースダンパーは、荷重が作用して芯材が降伏すると剛性が急変することになる。しかしながら、ブレースダンパーの履歴特性として、剛性を急変させずになだらかに変化させたい場合もある。
このため、荷重が作用した際の履歴特性を所望の形態に構築することができるブレースダンパーが望まれている。
【0006】
そこで、本発明は、荷重が作用した際の履歴特性を所望の形態に構築することができるブレースダンパー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】
上記目的を達成するため、本発明に係るブレースダンパーは、長尺の板状に形成され厚さ方向に互いに重ねられた複数の芯材と、前記複数の芯材を前記厚さ方向の両側から挟むように配置された一対の挟持部材と、前記一対の挟持部材を前記複数の芯材を跨ぐように接続する一対の接続部材と、を有し、
前記複数の芯材は、それぞれ長手方向の中央部に位置する中央板部と、前記中央板部の長手方向の両側に位置する一対の側方板部と、を有し、前記中央板部は、前記一対の側方板部よりも短手方向の寸法が小さく形成され、前記短手方向の両端部が前記一対の側方板部の前記短手方向の両端部よりも前記短手方向の内側に配置されていて、前記複数の芯材のうちの少なくとも1つの芯材は、前記芯材の長手方向から作用する荷重に対する剛性および耐力の少なくとも一方が他の芯材と異なる
とともに、前記中央板部における前記短手方向の寸法、前記中央板部における前記長手方向の寸法、前記一対の側方板部における前記短手方向の寸法、前記一対の側方板部における前記長手方向の寸法、および前記厚さ方向の寸法の少なくとも1つが、他の芯材と異なり、前記一対の側方板部が前記一対の接続部材に接合され、前記中央板部が前記一対の接続部材と離間していることを特徴とする。
【0008】
本発明では、複数の芯材のうちの少なくとも1つの芯材は、芯材の長手方向から作用する荷重に対する剛性および耐力の少なくとも一方が他の芯材と異なっている。これにより、複数の芯材それぞれの長手方向から作用する荷重に対する降伏点を全て同一とせずに、少なくとも1つの芯材の降伏点を他の芯材の降伏点と異なる値とすることができる。
このため、ブレースダンパーを長手方向から荷重が作用した際に剛性が急変しない形態とすることができ、ブレースダンパーの履歴属性を所望の形態に構築することができる。
芯材の厚さ方向とは、板状の芯材の板面に直交する方向を示している。
【0009】
また、少なくとも1つの芯材の降伏点を他の芯材の降伏点と異なる値とするとともに、ブレースダンパーが設けられる建物などの構造物がレベル1を超える大きさの地震動に対応できるように芯材それぞれの耐力を設定することにより、構造物の損傷を効果的に防止することができる。
また、ブレースダンパーの履歴属性を所望の形態に構築することができることにより、ブレースダンパーが設けられる構造物の固有周期と、当該地で想定される地震動の固有周期とが一致しないように芯材それぞれの剛性を設定すれば、地震が生じた際の構造物の振動を効率的に低減させることができる。
また、ブレースダンパーの履歴属性を所望の形態に構築することができることにより、ブレースダンパーが設けられる構造物の固有周期を、地盤の高次モードと一致しないような多様な周期特性とすれば、地震が生じた際の構造物の振動を効率的に低減させることができる。
【0010】
また、本発明に係るブレースダンパーでは、前記複数の芯材は、前記複数の芯材は、それぞれ長手方向の中央部に位置する中央板部と、前記中央板部の長手方向の両側に位置する一対の側方板部と、を有し、前記中央板部は、前記一対の側方板部よりも短手方向の寸法が小さく形成され、前記短手方向の両端部が前記一対の側方板部の前記短手方向の両端部よりも前記短手方向の内側に配置されていて、前記複数の芯材のうちの少なくとも1つの芯材は、前記中央板部における前記短手方向の寸法、前記中央板部における前記長手方向の寸法、前記一対の側方板部における前記短手方向の寸法、前記一対の側方板部における前記長手方向の寸法、および前記厚さ方向の寸法の少なくとも1つが、他の芯材と異なってい
る。
このような構成とすることにより、複数の芯材それぞれの中央板部を側方板部よりも早期に降伏させることができる。そして、複数の芯材のうちの少なくとも1つの芯材において、中央板部における短手方向の寸法、中央板部における長手方向の寸法、一対の側方板部における短手方向の寸法、前記一対の側方板部における前記長手方向の寸法、および厚さ方向の寸法の少なくとも1つが他の芯材と異なることにより、複数の芯材のうちの少なくとも1つの芯材の降伏点を他の芯材の降伏点と異なるようにすることができる。
【0011】
ま
た、少なくとも1つの芯材の一対の側方板部が一対の接続部材に接続されていることにより、一対の接続部材に接続された芯材が長手方向から作用する荷重によって一対の接続部材および一対の挟持部材に対して変形せずに位置ずれすることを防止できる。また、中央板部は、一対の接続部材と離間していることにより、一対の接続部材の剛性や耐力などの影響を受けずに、長手方向から作用する荷重に対して変形することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、荷重が作用した際の履歴特性を所望の形態に構築することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態によるブレースダンパーについて、
図1および
図2に基づいて説明する。
図1に示すように、本実施形態によるブレースダンパー1は、それぞれ長尺の板状に形成され厚さ方向に互いに重なって配列された3つの芯材2,2,2と、3つの芯材2,2,2を厚さ方向から挟むように配置された一対の挟持部材3,3と、一対の挟持部材3,3を3つの芯材2,2,2を跨ぐように接続する一対の接続部材4,4と、を有している。本実施形態によるブレースダンパー1は、建物などの構造物(不図示)に設けられている。
ブレースダンパー1において、芯材2の長手方向を長さ方向とし、芯材2の短手方向を幅方向とし、芯材2の厚さ方向(芯材2の板面に直交する方向)を奥行き方向とする。
【0015】
3つの芯材2,2,2は、それぞれ長手方向の中央部に位置する中央板部21と、中央板部21の長手方向の両側に位置する一対の側方板部22,22と、を有している。中央板部21は、一対の側方板部22,22よりも短手方向の寸法が小さく形成され、短手方向の両端部が一対の側方板部22,22の短手方向の両端部よりも短手方向の内側に配置されている。
このため、3つの芯材2,2,2は、それぞれ厚さ方向から見て、長手方向の中央部分における短手方向の両側がくびれている形状となっている。3つの芯材2,2,2それぞれにおける長手方向の中央部分のくびれている部分をくびれ部211とする。3つの芯材2,2,2それぞれにおける短手方向の一方側のくびれ部211と、他方側のくびれ部211とは、短手方向に対称となる形状に形成されている。
中央板部21の長手方向の一方側に配置された側方板部22と、他方側に配置された側方板部22とは、長手方向に対称となる形状に形成されている。
【0016】
3つの芯材2,2,2は、それぞれ全体にわたって厚さ寸法が均一となるように成されている。
3つの芯材2,2,2は、それぞれ中央板部21は、一対の側方板部22,22よりも断面積が狭くなるため、一対の側方板部22,22よりも降伏しやすい降伏部位となる。このため、芯材2,2,2において中央板部21は、塑性歪エネルギーを吸収するように構成されている。
3つの芯材2,2,2には、例えば、LY100やLY255などの建築構造用低降伏点鋼や、SN400などの建築構造用圧延鋼材などが用いられている。
【0017】
本実施形態では、3つの芯材2,2,2は、全て同一形状に形成されておらず、各芯材2が長手方向から作用する荷重に対する剛性および耐力が他の芯材2,2と異なるように形成されている。
本実施形態では、
図2に示す芯材2の中央板部21における短手方向の寸法B
1、中央板部21における長手方向の寸法L
1、一対の側方板部22における長手方向の寸法L
2、中央板部21の厚さ寸法t(t
1〜t
3、
図1(b)参照)を他の芯材2,2と異なる値として、長手方向から作用する荷重に対する剛性および耐力が他の芯材2,2と異なるようにしている。本実施形態では、芯材2はそれぞれ均一な厚さ寸法に形成されているため、中央板部21の厚さ寸法tは芯材2それぞれの厚さ寸法に相当する。
なお、本実施形態では、3つの芯材2,2,2それぞれの一対の側方板部22,22の短手方向の寸法は、略同一となるように設定されている。
【0018】
本実施形態では、3つの芯材2,2,2は、一対の側方板部22,22における長手方向の寸法B
2が略同じ長さとなるように形成されている。3つの芯材2,2,2それぞれの長手方向の両端部23(一対の側方板部22,22の長手方向の外側の端部)は、構造物に接続される補強板5に固定されている。
【0019】
3つの芯材2,2,2には、それぞれ隣り合う芯材2との間の摩擦を低減させてスムーズに変位できるように、隣り合う芯材2と対向する面に滑り材が貼りつけられていたり、滑り剤が塗布されていたりしている。芯材2に貼りつけられる滑り材としては、例えば、PTFEテープやテフロンシート(テフロンは登録商標)などが用いられている。芯材2に塗布される滑り剤としては、例えば、アスファルトなどが用いられている。
【0020】
一対の挟持部材3,3は、それぞれ溝形鋼で構成されている。一対の挟持部材3,3は、長さ方向に延びて2つのフランジが幅方向に間隔をあけて配置され、それぞれのウェブ33が互いに近接する側となる向きで3つの芯材2,2,2を厚さ方向から挟んでいる。
一対の挟持部材3,3は、それぞれの幅方向の寸法が芯材2の幅方向の寸法(一対の側方板部22,22の幅方向の寸法)と略同じ値に設定されている。
一対の挟持部材3,3それぞれのウェブ33には、長さ方向の両端部近傍に補強板5が配置される切欠き部33aが形成されている。
【0021】
本実施形態では、一対の挟持部材3,3それぞれのウェブ33と対向する芯材2の中央板部21との間にゴムシート6,6が配置されている。ゴムシート6,6は、一方の面が芯材2の中央板部21と密着し他方の面がウェブ33と密着していて、一対の挟持部材3,3それぞれのウェブ33と芯材2との相対変位に追従して弾性変形するように構成されている。
一対の挟持部材3,3のうちの一方を第1挟持部材31とし、他方を第2挟持部材32する。また、一対の挟持部材3,3それぞれの一対のフランジ34,35のうちの一方を第1フランジ34とし、他方を第2フランジ35とする。第1挟持部材31の第1フランジ34の幅方向の外側の面と第2挟持部材32の第1フランジ34の幅方向の外側の面とは、同一面内に配置されている。第1挟持部材31の第2フランジ35の幅方向の外側の面と第2挟持部材32の第2フランジ35の幅方向の外側の面とは、同一面内に配置されている。
【0022】
一対の接続部材4,4は、それぞれ平板状に形成された鋼板で構成されている。一対の接続部材4,4のうちの一方を第1接続部材41とし、他方を第2接続部材42とする。
第1接続部材41は、第1挟持部材31の第1フランジ34と第2挟持部材32の第1フランジ34とを接続している。第1接続部材41は、一方の面が第1挟持部材31の第1フランジ34の幅方向外側の面および第2挟持部材32の第1フランジ34の幅方向の外側の面それぞれと当接し、第1挟持部材31の第1フランジ34および第2挟持部材32の第1フランジ34それぞれとボルト接合されている。第1接続部材41は、3つの芯材2,2,2を跨ぐようにして第1挟持部材31および第2挟持部材32に接合されている。
【0023】
第2接続部材42は、第1挟持部材31の第2フランジ35と第2挟持部材32の第2フランジ35とを接続している。第2接続部材42は、一方の面が第1挟持部材31の第2フランジ35の幅方向外側の面および第2挟持部材32の第2フランジ35の幅方向の外側の面それぞれと当接し、第1挟持部材31の第2フランジ35および第2挟持部材32の第2フランジ35それぞれとボルト接合されている。第2接続部材42は、3つの芯材2,2,2を跨ぐようにして第1挟持部材31および第2挟持部材32に接合されている。
【0024】
第1接続部材41の芯材2,2,2側の面には、3つの芯材2,2,2それぞれの一対の側方板部22,22の幅方向一方側の縁部が突き合わされて溶接されている。なお、3つの芯材2,2,2それぞれの中央板部21の幅方向一方側の縁部は、第1接続部材41と幅方向に離間している。
第2接続部材42の芯材2,2,2側の面には、3つの芯材2,2,2それぞれの一対の側方板部22,22の幅方向他方側の縁部が突き合わされて溶接されている。
なお、3つの芯材2,2,2それぞれの中央板部21および一対の側方板部22,22の幅方向両側の縁部は、第1接続部材41および第2接続部材42と幅方向に離間している。
【0025】
このようなブレースダンパー1は、長さ方向の両端部がそれぞれ構造物に接合されて、長さ方向に作用する引張または圧縮の荷重に対して3つの芯材2,2,2それぞれの中央板部21が変形して降伏することで減衰効果を発揮するように構成されている。
本実施形態では、3つの芯材2,2,2の形状が異なることから、それぞれの剛性および耐力が異なるように構成されている。このため、3つの芯材2,2,2それぞれの降伏点が異なり、3つの芯材2,2,2が段階的に降伏するように構成されている。
【0026】
次に、上述した本実施形態によるブレースダンパー1の作用・効果について図面を用いて説明する。
上述した本実施形態によるブレースダンパー1では、3つの芯材2,2,2のうちの少なくとも1つの芯材2は、芯材2の長手方向から作用する荷重に対する剛性および耐力の少なくとも一方が他の芯材2と異なっている。これにより、3つの芯材2,2,2それぞれの長手方向から作用する荷重に対する降伏点を全て同一とせずに、少なくとも1つの芯材2の降伏点を他の芯材2の降伏点と異なる値とすることができる。
このため、ブレースダンパー1を長手方向から荷重が作用した際に剛性が急変しない形態とすることができ、ブレースダンパー1の履歴属性を所望の形態に構築することができる。
また、芯材2の形状を設定することによってブレースダンパー1の履歴属性を所望の形態に構築することができるため、多彩な架構の履歴特性を容易にかつローコストで構築することができる。
【0027】
また、少なくとも1つの芯材2の降伏点を他の芯材2,2の降伏点と異なる値とするとともに、ブレースダンパー1が設けられる建物などの構造物がレベル1を超える大きさの地震動に対応できるように芯材2,2,2それぞれの耐力を設定することにより、構造物の損傷を効果的に防止することができる。
また、ブレースダンパー1の履歴属性を所望の形態に構築することができることにより、ブレースダンパー1が設けられる構造物の固有周期と、当該地で想定される地震動の固有周期とが一致しないように芯材2,2,2それぞれの剛性を設定すれば、地震が生じた際の構造物の振動を効率的に低減させることができる。
また、ブレースダンパー1の履歴属性を所望の形態に構築することができることにより、ブレースダンパー1が設けられる構造物の固有周期を、地盤の高次モードと一致しないような多様な周期特性とすれば、地震が生じた際の構造物の振動を効率的に低減させることができる。
【0028】
また、3つの芯材2,2,2は、中央板部21が一対の側方板部22,22よりも短手方向の寸法が小さく形成され、中央板部21の短手方向の両端部が一対の側方板部22,22の短手方向の両端部よりも短手方向の内側に配置されていることにより、3つの芯材2,2,2それぞれの中央板部21を一対の側方板部22,22よりも早期に降伏させることができる。
そして、3つの芯材2,2,2は、それぞれ中央板部21の短手方向の寸法、長手方向の寸法および厚さ方向の寸法が他の芯材2,2と異なり、それぞれの剛性および耐力が異なることにより、3つの芯材2,2,2それぞれ2の降伏点を異なるようにすることができる。このため、芯材2,2,2それぞれの中央板部21の短手方向の寸法、長手方向の寸法および厚さ方向の寸法を設定することにより、ブレースダンパー1の履歴属性を所望の形態に構築することができる。
【0029】
また、3つの芯材2,2,2は、それぞれの一対の側方板部22,22が一対の接続部材4,4に接合されていることにより、3つの芯材2,2,2が長手方向から作用する荷重によって一対の挟持部材3,3および一対の接続部材4,4に対して変形せずに位置ずれすることを防止できる。また、中央板部21は、一対の接続部材4,4と離間していることにより、一対の接続部材4,4の剛性や耐力などの影響を受けずに、長手方向から作用する荷重に対して変形することができる。
【0030】
以上、本発明によるブレースダンパーの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、ブレースダンパー1は、3つの芯材2,2,2を有しているが、2つ以上の芯材2を有していればよい。
【0031】
また、上記の実施形態では、3つの芯材2,2,2は、耐力および剛性それぞれが互いに異なるように構成されているが、耐力が同一で剛性が互いに異なるように構成されていてもよいし、剛性が同一で耐力が互いに異なるように構成されていてもよい。
【0032】
ここで、上記の実施形態の一例となる3つの芯材の耐力が同一で剛性がそれぞれ異なるブレースダンパーの履歴特性と、従来の芯材が1つであるブレースダンパーの履歴特性とを比較検討する。
図3に3つの芯材の耐力が同一で剛性がそれぞれ異なるブレースダンパーの履歴特性(荷重P−変位δ関係)を示し、
図4に芯材が1つであるブレースダンパーの履歴特性(荷重P−変位δ関係)を示す。
図3では、芯材それぞれの履歴特性、3つの芯材を合せた芯材部分の履歴特性、フレーム(一対の挟持部材および一対の接続部材)の履歴特性、ブレースダンパー全体の履歴特性を示している。
図4では、芯材の履歴特性、フレーム(一対の挟持部材および一対の接続部材)の履歴特性、ブレースダンパー全体の履歴特性を示している。
図3および
図4に示すように、3つの芯材の剛性がそれぞれ異なるブレースダンパーの方が、芯材が1つであるブレースダンパーと比べて、芯材部分およびブレースダンパー全体の履歴特性をなだらかな履歴特性とすることができる。
【0033】
また、上記の実施形態では、3つの芯材2,2,2は、中央板部21が一対の側方板部22,22よりも短手方向の寸法が小さく形成され、長さ方向中央部分にくびれ部211が形成されているが、芯材2の形状は適宜設定されてよい。
また、上記の実施形態では、3つの芯材2,2,2は、それぞれの一対の側方板部22,22が一対の接続部材4,4に接合されているが、一対の接続部材4,4に接続されていなくてもよい。
【0034】
また、上記の実施形態では、3つの芯材2,2,2は、中央板部21における長手方向の寸法L
1、側方板部における長手方向の寸法L
2、中央板部21における短手方向の寸法B
1、および中央板部21の厚さ寸法tを他の芯材2,2と異なる値として、長手方向から作用する荷重に対する剛性および耐力を他の芯材2,2と異なるようにしている。これに対して、3つの芯材2,2,2は、中央板部21における長手方向の寸法L
1、側方板部における長手方向の寸法L
2、中央板部21における短手方向の寸法B
1、および中央板部21の厚さ寸法tの少なくとも1つを他の芯材2,2と異なる値として、長手方向から作用する荷重に対する剛性および耐力を他の芯材2,2と異なるようにしている。
また、一対の側方板部22,22における長手方向の寸法B
2など、上記以外の寸法を他の芯材と異なる値として、長手方向から作用する荷重に対する剛性および耐力を他の芯材2,2と異なるようにしてもよい。