特開 2022-7002 ダンパー装置およびこれを備えた免震構造物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022007002

(43)【公開日】2022-01-13

(54)【発明の名称】ダンパー装置およびこれを備えた免震構造物

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/023 20060101AFI20220105BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20220105BHJP

【ＦＩ】

F16F15/023 A

E04H9/02 331B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020109632

(22)【出願日】2020-06-25

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 宏一

(72)【発明者】

【氏名】田中 栄次

【テーマコード（参考）】

2E139

3J048

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AD03

2E139BA14

2E139BA30

2E139BC08

2E139BD35

2E139CA02

2E139CB04

2E139CC02

3J048AA06

3J048AC04

3J048BA10

3J048BE04

3J048CB05

3J048CB21

3J048DA06

3J048EA38

(57)【要約】

【課題】水平の任意方向の変位に有効に対応できるダンパー装置およびこれを備えた免震構造物を提供する。
【解決手段】軸体１４の外周に周方向に間隔をあけて複数配置されるとともに作動流体Ｆが内部に封入された可撓性の袋体１６と、袋体１６間を連通するとともに作動流体Ｆに通過抵抗を与える流体通路１８と、袋体１６の外方向への移動を規制するために袋体１６の外側に配置された規制体２２とを備えるようにする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸体の外周に周方向に間隔をあけて複数配置されるとともに作動流体が内部に封入された可撓性の袋体と、前記袋体間を連通するとともに前記作動流体に通過抵抗を与える流体通路と、前記袋体の外方向への移動を規制するために前記袋体の外側に配置された規制体とを備えることを特徴とするダンパー装置。

【請求項2】

前記袋体は、前記軸体に固定された内側治具と、前記規制体に固定された外側治具の間に設置され、前記内側治具および前記外側治具は、前記袋体の形状を規制するものであることを特徴とする請求項１に記載のダンパー装置。

【請求項3】

前記軸体は、上部躯体から下側に向けて突出するとともに下部躯体の上面に対して滑動可能に当接するシアキーであることを特徴とする請求項１または２に記載のダンパー装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一つに記載のダンパー装置を備えることを特徴とする免震構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダンパー装置および免震構造物に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、免震建物は積層ゴム等の免震装置を使って建物の固有周期を伸ばすことにより、地震入力の低減を図る構造として知られている。応答加速度を大きく低減でき、地震時の家具の転倒抑制などにも有効である。

【0003】

しかし、近年、大きな地震波形が観測されることが多く、免震建物の変位が設計想定値よりも大きくなって擁壁に衝突するという懸念が提起されている。さらに、最近は長周期長時間地震動への対策も必要とされてきており、周期を伸ばすだけではなく、さらなる変位抑制を図ることが重要となってきている。

【0004】

変位抑制に着目すれば、減衰性能を向上させることが有効である。免震装置そのものの減衰性能を向上させる取り組みとしては、例えば装置内部に鉛入り積層ゴムなどのエネルギー吸収部材を配置する方法などがある。しかし、エネルギー吸収に伴い発生する熱が問題となる可能性がある。さらなる減衰性能向上には、免震装置とは別に減衰装置を設置することが考えられる。

【0005】

このような問題を解決する従来の装置として、例えば図４に示すような筒状のダンパーが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この図に示すように、ダンパーは、オイルなどの粘性体１が封入された筒状の容器２と、容器２内に移動可能に配置されたピストン３と、ピストン３内部の流路４に配置された減衰弁５と、ピストン３を作動させるピストンロッド６を含んで構成される。ピストンロッド６が軸方向に動作する際に粘性体１が狭い流路４を通過することで発生する抵抗力によって減衰力を発揮する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１６－０５３４０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、上記の従来の筒状のダンパーの場合、ピストンロッドの軸方向の変位に対して減衰力を発揮するため、免震建物のように、水平の任意方向に数十ｃｍもの変形が発生する場所に設置する際は、軸方向と直交する軸直交方向の水平変位に対する対策が必要である。このため、このような対策をせずとも、水平の任意方向の変位に対応可能なダンパーが求められていた。

【0008】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、水平の任意方向の変位に有効に対応できるダンパー装置およびこれを備えた免震構造物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】

【0009】

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るダンパー装置は、軸体の外周に周方向に間隔をあけて複数配置されるとともに作動流体が内部に封入された可撓性の袋体と、前記袋体間を連通するとともに前記作動流体に通過抵抗を与える流体通路と、前記袋体の外方向への移動を規制するために前記袋体の外側に配置された規制体とを備えることを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る他のダンパー装置は、上述した発明において、前記袋体は、前記軸体に固定された内側治具と、前記規制体に固定された外側治具の間に設置され、前記内側治具および前記外側治具は、前記袋体の形状を規制するものであることを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係る他のダンパー装置は、上述した発明において、前記軸体は、上部躯体から下側に向けて突出するとともに下部躯体の上面に対して滑動可能に当接するシアキーであることを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係る免震構造物は、上述したダンパー装置を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係るダンパー装置によれば、軸体の外周に周方向に間隔をあけて複数配置されるとともに作動流体が内部に封入された可撓性の袋体と、前記袋体間を連通するとともに前記作動流体に通過抵抗を与える流体通路と、前記袋体の外方向への移動を規制するために前記袋体の外側に配置された規制体とを備えるので、軸体が水平方向に変位すると周囲の袋体に圧力が作用して内部の作動流体が流体通路を通過する。その際の通過抵抗により軸体に減衰力が作用するため、任意の水平方向変位に有効に対応することができるという効果を奏する。

【0014】

また、本発明に係る他のダンパー装置によれば、前記袋体は、前記軸体に固定された内側治具と、前記規制体に固定された外側治具の間に設置され、前記内側治具および前記外側治具は、前記袋体の形状を規制するものであるので、袋体の形状を拘束することができるという効果を奏する。

【0015】

また、本発明に係る他のダンパー装置によれば、前記軸体は、上部躯体から下側に向けて突出するとともに下部躯体の上面に対して滑動可能に当接するシアキーであるので、上部躯体から下部躯体に軸力を伝達しつつ、水平の任意方向の変位に有効に対応することができるという効果を奏する。

【0016】

また、本発明に係る免震構造物によれば、上述したダンパー装置を備えるので、水平の任意方向の変位に有効に対応することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明に係るダンパー装置の実施の形態を示す図であり、（１）は平断面図、（２）は側断面図である。

【図2】図２は、本発明に係るダンパー装置の実施の形態を示す作用説明図である。

【図3】図３は、本発明に係る免震構造物の実施の形態を示す図であり、（１）は平断面図、（２）は側断面図である。

【図4】図４は、従来の筒状のダンパーの一例を示す図であり、（１）は断面図、（２）は外観斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、本発明に係るダンパー装置およびこれを備えた免震構造物の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0019】

図１に示すように、本発明の実施の形態に係るダンパー装置１０は、上層の柱１２（上部躯体）に固定されたシアキー１４（軸体）と、シアキー１４の外周に配置されるチューブ１６（袋体）と、チューブ１６間を繋ぐ管路１８と、下層の梁２０（下部躯体）に固定された規制体２２とを備える。

【0020】

シアキー１４は、上層の柱１２の下面から鉛直下方に突出した円柱状の部材である。シアキー１４の下面は、下層の躯体２０Ａの上面に固定された滑り板２４に当接している。したがって、シアキー１４は、上層の柱１２から下層の躯体２０Ａに軸力を伝達しつつ、滑り板２４に沿って水平方向に滑動可能である。このように、シアキー１４は、上部の軸力を支持する滑り支承を構成する。なお、シアキー１４の下面はこのような配置に限るものではなく、隙間を設けて下層の躯体２０Ａから浮かせて配置して、シアキーに軸力を負担させないようにしてもよい。

【0021】

チューブ１６は、ゴム製の袋体であり、シアキー１４の周方向に等間隔に４つ設けられている。チューブ１６の内部には粘性体Ｆ（作動流体）が封入されている。各チューブ１６は、内側治具２６と外側治具２８の間に設置されており、これらによって変形前後の形状が規制されている。内側治具２６および外側治具２８は、平面視で円環状の治具である。外側治具２８は、規制体２２の内周側に固定され、側断面視でＵ字型の形状をしており、チューブ１６を抱え込むための凹状部を内周側に有する。内側治具２６は、シアキー１４の外周面に固定され、外側治具２８の方向にチューブ１６が押されたときに効率よくチューブ１６内の粘性体Ｆを押さえられるように外側治具２８と同じくＵ字型の形状の凸状部を外周側に有する。なお、図の例では、４つのチューブ１６を周方向等間隔に配置しているが、本発明はこれに限るものではなく、任意の個数のチューブ１６をシアキー１４の外周側に配置してもよい。

【0022】

管路１８は、周方向に隣り合うチューブ１６間に設けられる細い流体通路である。この管路１８を介して各チューブ１６の内部は互いに連通している。各管路１８の内部には、粘性体Ｆに通過抵抗を与えるためのバルブ３０が設けられている。バルブ３０の開度は適宜設定可能である。

【0023】

規制体２２は、チューブ１６の外方向への移動を規制するためのものであり、外側治具２８の外側の下層の梁２０上に配置される。この規制体２２は、ボルト３２で梁２０上に固定された水平プレート３４と、水平プレート３４の上面から突出する直角三角状の鉛直プレート３６からなる。鉛直プレート３６は、梁２０の延在方向に延びており、チューブ１６に近い側に配置された鉛直辺に外側治具２８が固定される。規制体２２は下層の梁２０に固定されるので、規制体２２とシアキー１４は水平方向（軸線Ｚの方向と直交する方向）に相対移動可能である。

【0024】

上記構成の動作および作用について説明する。
図２は、地震時に上層の柱１２が水平方向に変位した場合の例である。この図に示すように、地震時に柱１２とともにシアキー１４が水平移動すると、各チューブ１６は、内側治具２６と外側治具２８の形状に拘束された形に変形する。この変形によってチューブ１６に圧力がかかり、圧縮されたチューブ１６の内部の粘性体Ｆは管路１８のバルブ３０を通って隣のチューブ１６の内部に移動する。一方、隣のチューブ１６でも圧力が増加するため、さらに隣のチューブ１６の内部に粘性体Ｆが移動し、圧縮側とは反対側のチューブ１６が膨らむこととなる。粘性体Ｆが管路１８のバルブ３０を通過する際に減衰力が発生するので、シアキー１４の任意方向の水平変位に有効に対応することができる。このため、任意方向の地震に対し減衰性能が向上し、応答加速度および応答変位を低減することができる。

【0025】

図３は、本実施の形態の免震構造物の一例である。この図に示すように、本実施の形態の免震構造物１００は、免震層３８に上記のダンパー装置１０と、積層ゴムからなる免震装置４０とを備えた免震建物である。ダンパー装置１０は、作動時に建物に捻れが発生しないように免震層３８の左右、前後対称に配置されている。この免震構造物１００は、免震層３８に配置される免震装置４０の一部をダンパー装置１０に置換して構築することができる。この免震構造物１００によれば、上記のダンパー装置１０を備えるので、任意方向の地震に対し減衰性能を発揮することができる。

【0026】

以上説明したように、本発明に係るダンパー装置によれば、軸体の外周に周方向に間隔をあけて複数配置されるとともに作動流体が内部に封入された可撓性の袋体と、前記袋体間を連通するとともに前記作動流体に通過抵抗を与える流体通路と、前記袋体の外方向への移動を規制するために前記袋体の外側に配置された規制体とを備えるので、軸体が水平方向に変位すると周囲の袋体に圧力が作用して内部の作動流体が流体通路を通過する。その際の通過抵抗により軸体に減衰力が作用するため、任意の水平方向変位に有効に対応することができる。

【0027】

また、本発明に係る他のダンパー装置によれば、前記袋体は、前記軸体に固定された内側治具と、前記規制体に固定された外側治具の間に設置され、前記内側治具および前記外側治具は、前記袋体の形状を規制するものであるので、袋体の形状を拘束することができる。

【0028】

また、本発明に係る他のダンパー装置によれば、前記軸体は、上部躯体から下側に向けて突出するとともに下部躯体の上面に対して滑動可能に当接するシアキーであるので、上部躯体から下部躯体に軸力を伝達しつつ、水平の任意方向の変位に有効に対応することができる。

【0029】

また、本発明に係る免震構造物によれば、上述したダンパー装置を備えるので、水平の任意方向の変位に有効に対応することができる。

【産業上の利用可能性】

【0030】

以上のように、本発明に係るダンパー装置およびこれを備えた免震構造物は、地震に対する応答加速度の低減効果を損なわずに応答変位を抑制する免震構造に有用であり、特に、任意の水平方向変位に対応するのに適している。

【符号の説明】

【0031】

１０ ダンパー装置
１２ 柱（上部躯体）
１４ シアキー（軸体）
１６ チューブ（袋体）
１８ 管路（流体通路）
２０ 梁（下部躯体）
２０Ａ 躯体
２２ 規制体
２４ 滑り板
２６ 内側治具
２８ 外側治具
３０ バルブ
３２ ボルト
３４ 水平プレート
３６ 鉛直プレート
３８ 免震層
４０ 免震装置
１００ 免震構造物
Ｆ 粘性体（作動流体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】