连结用金属器具、 减振构造以及建筑构造物 技术领域 本发明涉及一种连结用金属器具、 使用了该连结用金属器具的减振构造以及采用 了该减振构造的建筑构造物， 该连结用金属器具连结在一对对象部件之间、 发挥对应于这 些对象部件之间的相对位移的能量吸收性能。
本申请基于 2009 年 3 月 12 日在日本申请的特愿 2009-059393 号并要求其优先权， 将其内容援用于本申请中。
背景技术 近年来， 随着防灾意识的提高， 采用通过减振阻尼器来抑制地震时的摇动的减振 构造的住宅或公寓等建筑构造物增加。作为这种减振构造的减振阻尼器， 例如对与钢材 的屈服相伴随的滞后吸收能量进行利用的钢材阻尼器， 由于能够以低成本发挥较大衰减性 能， 所以在较多建筑构造物中采用。其中， 抵抗轴向力的支撑阻尼器的机构简单、 也容易设 计， 所以最为普及。
例如， 在专利文献 1 公开的技术中， 提出有在柱的脚部和地基部分之间夹装了底 板阻尼器的减振构造。 在对柱作用了拉伸力时， 该底板弯曲屈服或剪切屈服， 而通过其滞后 能量来吸收在柱脚部产生的拉伸力， 由此能够发挥减振功能。
此外， 在专利文献 2 中公开了如下技术 ： 通过采用进行弯曲 - 剪切屈服的形状的阻 尼器用钢板， 由此该阻尼器用钢板即使在剪切屈服之后重复承受负荷， 也能够抑制其剪切 耐力的上升。
在将薄板单体利用为减振阻尼器的专利文献 1、 2 公开的技术中， 都假设经由一张 薄板来发挥基于上述那样的剪切屈服的能量吸收功能。但是， 在所述一张薄板中反而存在 面内刚性、 面外刚性会不足的问题以及由于压曲的发生而能量吸收量会减少的问题。
假设， 从提高面内及面外刚性并且提高防止压曲性的观点出发， 在使利用为所述 减振阻尼器的钢板的板厚增加的情况下， 随着其重量增加， 而存在连结组装时的施工性恶 化或者材料成本增加的问题。此外， 虽然为了确保振动能量的吸收量而需要使阻尼器部分 的形状尺寸变大， 但是存在的问题为， 在实现小型化和确保高能量吸收性能的双方时成为 障碍。
在此基础上， 在使单板增加其板厚而使用的情况下， 为了使承受阻尼器端部的弯 曲应力及剪切应力的反力的安装部件不屈服， 必须使其厚壁化和大型化。当使用板厚更大 的阻尼器时， 存在的问题为， 阻尼器端部相对于弯曲变形或剪切变形的固定度会相对变小、 阻尼器自身的刚性降低。
此外， 以往还提出有通过使折板收缩来吸收振动能量的减振阻尼器。 其中， 例如专 利文献 3 所示那样， 提出有如下减振装置 ： 成为向构架的桁架面内方向或桁架面外方向弯 曲的形状， 并且通过向构架的桁架面内方向或桁架面外方向进行变形来吸收位移。
但是， 在该专利文献 3 公开的技术中， 仅假设在相互正交的柱和梁之间的连结部 的内侧安装减振阻尼器。因此， 该公开技术中所提出的折板状的减振阻尼器应吸收的能量
不是太大， 而应承担的刚性较低即可。此外， 由于假设对间隔较短的连结部之间进行安装， 所以由使 2 ～ 3 段左右的山部及谷部交替连续的折板构成。并且， 由于仅通过折板的收缩 来进行变形吸收模式， 所以在提高振动能量的吸收量的观点上成为障碍， 此外还存在减振 阻尼器自身的刚性较小的问题。
在专利文献 4 中公开了如下技术 ： 通过 Zn-Al 系合金制的波板状的分隔板， 将相互 对置且分离设置的 Zn-Al 系合金制的各板材之间分隔为多个空间， 而构筑了蜂巢构造。
但是， 在该专利文献 4 公开的技术中， 未假设由分隔板自身的塑性变形进行的能 量吸收， 所以不能够吸收大地震引起的较大能量。
另外， 在该公开技术中成为能量吸收的对象的振动， 例如是居住者的脚步声等比 较小的生活振动。对于这种生活振动， 虽然通过所述分隔板的弹性变形及衰减效果能够抑 制， 但是通过所述构成本来是不能抑制地震那种较大振动。即， 该专利文献 4 本来就未假设 进行地震的能量吸收。
现有技术文献
专利文献
专利文献 1 ： 日本特开 2004-92096 号公报
专利文献 2 ： 日本特开 2008-111332 号公报 专利文献 3 ： 日本特开 2002-235457 号公报 专利文献 4 ： 日本特开平 1-202431 号公报发明内容 发明要解决的课题
本发明是鉴于上述各种问题而提出的， 其目的在于提供一种连结用金属器具、 减 振阻尼器以及使用了该减振阻尼器的建筑构造物， 该连结用金属器具连结在一对对象部件 之间， 发挥对应于这些对象部件之间的相对位移的能量吸收性能， 特别是， 能够提高伴随地 震等的振动能量的吸收性能并且能够提高刚性。
用于解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题， 发明了一种接合用金属器具， 该接合用金属器具接 合在上下一对对象部件之间， 发挥对应于这些对象部件之间的水平方向的相对位移的能量 吸收性能。
在该接合用金属器具中， 沿着第一方向交替地形成有山部及谷部， 并且在这些山 部和谷部之间形成有连结板部。而且， 使山部与一个对象部件接合并且使谷部与另一个对 象部件接合。而且， 通过使连结板部对应于各对象部件之间向第二方向的相对位移而塑性 变形， 由此发挥能量吸收性能。
此时， 通过预先在连结用金属器具的连结板部上形成沿其板厚方向将其贯通的狭 缝孔， 由此降低连结板部的屈服应力， 而能够更有效地产生上述塑性变形。结果， 能够有效 地发挥所希望的能量吸收性能。
此外， 在本发明中， 虽然降低屈服应力也是目的之一， 但是也可以使狭缝的形状最 优化， 以使弯曲、 剪切同时屈服。 在该情况下， 随着狭缝的形成， 能够进一步使连结板部的塑 性变形量增大而使能量吸收量增大。结果， 能够抑制连结板部的屈服后的耐力上升而防止
其周边 ( 山部及谷部 ) 的损伤。此外， 通过在连结板部形成狭缝， 能够将塑性变形的举动限 制在连结板部的面内而避免不稳定举动。
此外， 本发明人为了解决上述课题， 发明了一种减振构造， 发挥与作为对象部件的 支撑主部件之间的相对位移相对应的能量吸收性能。该减振构造具备 ： 一对上述支撑主部 件， 能够安装于建筑构造物 ； 和连结用金属器具， 沿第一方向交替地形成有山部及谷部， 并 且在这些山部及谷部之间形成有连结板部。 而且， 将上述山部安装到一个对象部件上， 将上 述谷部安装到另一个对象部件上。而且， 通过使连结板部与沿着第二方向的各对象部件之 间的相对位移相对应地塑性变形， 由此能够发挥能量吸收性能。
以上表示了本发明的概要， 更具体地说， 本发明人发明了以下方式所示的连结用 金属器具、 具备该连结用金属器具的减振构造和应用了该减振构造的建筑构造物。
(1) 本发明的连结用金属器具为， 将沿着一个方向相对位移自如的一对对象部件 之间进行连结， 具备 ： 多个第一安装部， 相对于上述各对象部件的一个进行安装 ； 第二安装 部， 相对于上述各对象部件的另一个进行安装 ； 以及多个板部， 将上述各第一安装部及第二 安装部之间进行连接 ； 上述各第一安装部相对于上述一个对象部件的安装方向和上述第二 安装部相对于上述另一个对象部件的安装方向被设定为， 上述板部的表面沿着上述相对位 移的方向。
(2) 在上述 (1) 所记载的连结用金属器具中， 可以是包含上述第一安装部、 上述板 部和上述第二安装部按照该顺序连续形成的山谷部的折板。
(3) 在上述 (1) 所记载的连结用金属器具中， 上述各板部的屈服耐力的总和可以 低于上述各对象部件的任何一个的屈服耐力。
(4) 在上述 (1) 所记载的连结用金属器具中， 在上述各板部上可以形成有沿着它 们的板厚方向贯通的孔。
(5) 在上述 (4) 所记载的连结用金属器具中， 采用如下构成 ： 上述孔沿着上述相对 位移的方向形成多个 ； 在这些孔之间的部分形成有缩颈。
(6) 本发明的减振构造具备 ： 一对对象部件， 形成建筑构造物的一部分， 并且沿着 一个方向相对位移自如 ； 和对这些对象部件之间进行连结的上述 (1) ～ (5) 任一项所记载 的连结用金属器具。
(7) 在上述 (6) 所记载的减振构造中， 可以采用如下构成 ： 上述各对象部件的一个 为 H 型钢 ； 上述各对象部件的另一个为钢管或轻槽钢 ； 上述各第一安装部安装在上述 H 型 钢的连结板部上， 上述第二安装部安装在上述钢管或上述轻槽钢上。
(8) 在上述 (7) 所记载的减振构造中， 也可以采用如下构成 ： 上述钢管或上述轻槽 钢的下端固定在地面上 ； 上述 H 型钢为柱体。
(9) 本发明的建筑构造物具备上述 (6) 所记载的减振构造。
(10) 上述 (9) 所记载的建筑构造物可以是薄壁轻量型钢构造物。
发明的效果 ：
使用上述 (1) 所记载的连结用金属器具将一对对象部件之间进行连结， 在这些对 象部件之间产生了相对位移的情况下， 各板部沿着该相对位移的方向进行塑性变形。通过 该塑性变形， 各板部发挥耐力上升被抑制的稳定的能量吸收性能。 结果， 能够发挥抑制各对 象部件之间的相对位移的减振功能。 并且， 由于各对象部件之间经由多个板部连结， 所以与一个板部的情况相比能够提高刚性。
进一步说， 各板部处于如下状态 ： 沿着相对位移方向的各板部的两个边缘 ( 即、 在 各板部与第一安装部及第二安装部之间形成的两个边缘 ) 由第一安装部及第二安装部限 制。 因此， 在这些板部沿着相对位移的方向进行塑性变形时， 在它们的两个边缘被限制的状 态下进行塑性变形， 所以各板部即使产生了与它们的两个边缘垂直且要围绕沿着它们的表 面的轴线扭转那样的力， 也能够通过上述限制来承受该扭转的力。结果， 扭转刚性提高， 所 以能够防止各板部扭转并产生横倒而能量吸收性能降低的情况。因此， 与没有第一安装部 及第二安装部的情况相比较， 各板部能够沿着相对位移的方向可靠地进行塑性变形， 所以 能够更稳定地吸收能量。
根据以上说明的理由， 在将该连结用金属器具用于作为建筑构造物一部分的对象 部件之间的连结的情况下， 能够提高伴随地震等的振动能量的吸收性能并且提高刚性。
在上述 (2) 的情况下， 由于通过折板构成连结用金属器具， 所以在通过该连结用 金属器具连结了各对象部件之间的情况下， 使一个折板在这些对象部件之间多次往复， 所 以能够使夹在各对象部件之间的板部的数量变多。结果， 能够成为如在各对象部件之间配 设有多个连结用金属器具那样的构造。 因此， 即使是单体的连结用金属器具， 也能够通过多 个板部来吸收在各对象部件之间产生的相对位移能量， 所以与现有构造相比， 能够使相对 位移能量吸收的效率提高而进一步提高抗震性能。 进一步说， 由于通过折板构成连结用金属器具， 所以能够提高各板部的面内和面 外的弯曲刚性和扭转刚性。即， 各板部不仅例如后述图 5 所示的箭头 R1 方向的弯曲刚性 ( 面内的弯曲刚性 ) 提高， 该图的箭头 R2 方向的弯曲刚性 ( 面外的弯曲刚性 ) 也提高。并 且， 各板部不仅图 5 所示的箭头 N1 方向的扭转刚性提高， 该图的箭头 N2 方向的扭转刚性也 提高。因此， 能够抑制各板部的弯曲压曲及扭转压曲等不稳定的现象。此外， 由于能够通过 对一张钢板进行弯曲加工来制造作为一个折板的连结用金属器具， 所以不需要将多个板部 之间通过焊接等进行接合的工序， 能够廉价地进行制造。
在上述 (4) 的情况下， 由于能够使孔的周围部分的刚性比第一安装部及第二安装 部与板部之间的连续部分的刚性弱， 所以能够使孔的周围部分优先地塑性变形而发挥能量 吸收性能。结果， 能够将作用于上述连续部分的反力抑制为较小。
此外， 由于通过孔的形成而各板部变得容易进行塑性变形， 所以能够使对承受这 些板部进行了塑性变形时的反力的各对象部件要求的刚性及耐力降低。结果， 能够有助于 这些对象部件的薄壁化、 小型化。
此外， 在将各板部薄壁化而配置多列的情况下， 能够提高这些板部每一个的固定 度 ( 对象部件的刚性及耐力相对于 1 个板部的刚性及耐力的程度 )。 结果， 能够抑制对象部 件的变形， 且能够提高作为由各板部构成的阻尼器整体的刚性， 所以能够提高各板部的能 量吸收性能。
附图说明
图 1 是表示本发明第一实施方式的图， 是表示采用了具有连结用金属器具的减振 构造的建筑构造物的骨架的一例的主视图。
图 2A 是表示该减振构造的图， 是图 1 的 A 部分放大图。图 2B 是该减振构造的图， 是图 2A 的 B-B 截面图。
图 3 是用于说明该减振构造的组装的分解立体图。
图 4 是表示本发明的连结用金属器具的一部分的立体图。
图 5 是表示该连结用金属器具的变形例的图， 是相当于图 4 的立体图。
图 6 是用于说明本发明的连结用金属器具的动作的局部放大图。
图 7 是表示将本发明的减振构造应用于建筑构造物的柱部件的根部分的例子的 主视图。
图 8 是表示图 7 的方式的变形例的图， 是以图 7 的 C-C 线观察时的截面图。
图 9 是表示本发明的减振构造的其他例的主视图。
图 10A 是表示该减振构造的详细情况的放大图。
图 10B 是图 10A 的 D-D 截面图。
图 11 是表示本发明第二实施方式的连结用金属器具的详细构造的立体图。
图 12 是使用了该连结用金属器具的减振构造的立体图。
图 13 是以与该减振构造的长度方向垂直的截面观察该减振构造时的截面图。
图 14 是说明本发明的连结用金属器具的一个实施例的局部立体图。
图 15 是说明该实施例的局部放大图。具体实施方式
以下， 参照附图对本发明的连结用金属器具、 使用了该连结用金属器具的减振构 造和采用了该减振构造的建筑构造物的各实施方式进行说明， 该连结用金属器具连结在一 对对象部件之间并发挥对应于这些对象部件之间的相对位移的能量吸收性能。
[ 第一实施方式 ]
图 1 是表示配设有本发明的减振构造的第一实施方式即减振阻尼器 10 的建筑构 造物 1 的骨架的主视图。该建筑构造物 1 具备多根钢管柱 2 和连结在这些钢管柱 2 之间的 多根梁部件 3。
各钢管柱 2 具备 ： 钢管 21， 以与其长度方向垂直的截面观察时的截面形状为四边 框形状， 且具有规定的板厚 ； 和柱梁连结部 22， 具有比该钢管 21 厚的板厚。各柱梁连结部 22 在相对于钢管 21 的上下端抵接的状态下， 从它们的外侧通过焊接而沿着铅直方向进行 连结。 钢管 21 以及各柱梁连结部 22 通过热轧成型来形成其外周形状及各角部的外周曲率。
各钢管柱 2 担任的功能为 ： 即使在产生了基于大地震的较大摇动的情况下， 也对 钢骨构造物 1 的自重进行支承， 并且防止其倒塌及崩落。从防止在基于大地震等的大应力 作用时该钢管柱 2 最先屈服的观点出发而设计为， 通过设置后述的减振阻尼器 ( 减振构 造 )10， 由此特别地将该钢管柱 2 的变形量抑制为较小。
各梁部件 3 是所谓的 H 型钢， 具备 ： 在水平方向上延伸的连结板部 31 ； 和沿着该连 结板部 31 的上下端缘设置的一对凸缘部 32a、 32b。该梁部件 3 例如通过轧制加工来制作。 另外， 该梁部件 3 不仅限定于所谓的 H 型钢， 也可以构成为除此之外的形状。
各梁部件 3 为， 通过在与对应于其各端面 3a 的钢管柱 2 的外面、 即柱梁连结部 22 的外面相抵接的状态下进行焊接， 由此相对于该柱梁连结部 22 一体化。结果， 该梁部件 3 相对于柱梁连结部 22 刚性接合， 并构成钢骨框架构造。钢管柱 2 的钢管 21 在被堆放到柱梁连结部 22 上之后， 通过焊接将它们上下之间 进行固定。如此， 通过沿着铅直方向交替地堆积连结钢管 21 和柱梁连结部 22， 由此各钢管 柱 2 从最下层朝向最上层连续配置， 构筑钢骨构造物 1。 而且， 在钢骨构造物 1 的最下层， 各 钢管柱 2 的下端固定在地上。另外， 图 1 表示使各钢管柱 2 和各梁部件 3 在相互正交的同 时连结的钢骨框架构造的一部分。
在梁部件 3 与处于其两侧的各钢管柱 2 之间的各交差部， 分别朝上地设置有连结 部件 25。此外， 在另一个梁部件 3 的下部中央朝下地设置有连结部件 26。这些连结部件 25、 26 分别通过焊接或螺栓接合等而牢固地固定。
本实施方式的减振阻尼器 10 为， 其一端相对于该连结部件 25 摆动自如地安装， 另 一方面， 另一端相对于连结部件 26 摆动自如地安装。减振阻尼器 10 具备包含对象部件在 内的 2 根支撑主部件 41a、 41b 和减振部 42。减振部 42 的一个端部安装在支撑主部件 41a 上， 另一方面， 另一个端部安装在支撑主部件 41b 上。换言之， 安装在一个连结部件 25 上的 支撑主部件 41a， 经由减振部 42 安装在支撑主部件 41b 上， 该支撑主部件 41b 安装在另一个 连结部件 26 上。而且， 这些支撑主部件 41a、 41b 和减振部 42 沿着它们的延伸方向同轴配 置。 图 2A 是表示减振部 42 附近的详细构造的图 1 的 A 部分放大图。此外， 图 2B 是图 2A 的 B-B 截面图。
在减振部 42 中， 在使支撑主部件 41a 的一端与支撑主部件 41b 的一端相互对接的 状态下， 经由具有矩形状截面的 1 根钢管 43 及 4 个连结用金属器具 6 进行连结。图 3 是用 于说明该减振部 42 的组装的分解立体图， 图 4 是表示连结用金属器具 6 的一部分的立体 图。
如图 2A ～图 3 所示， 支撑主部件 41a、 41b 是所谓的 H 型钢， 分别具备 ： 沿着一个 方向延伸的连结板部 52 ； 和沿着该连结板部 52 的上下缘部一体地设置的一对凸缘部 51a、 51b。
各连结用金属器具 6 具备使一张长方形钢板沿着其长度方向 D1 交替地形成的多 个 ( 在图示的例中为 2 个 ) 山部 61 和多个 ( 图示的例中为 2 个 ) 谷部 62。更具体而言， 通 过使上述钢板沿着其长度方向 D1 交替地弯曲成大致垂直的所谓弯曲加工， 来形成山部 61 和谷部 62。此外， 在这些山部 61 和谷部 62 之间， 连续地形成有连结板部 ( 板部 )63。
该连结用金属器具 6 的各山部 61 相对于上述连结板部 52 通过多根螺栓 57 安装， 另一方面， 各谷部 62 相对于钢管 43 通过多根螺栓 56 安装。
如此， 连结用金属器具 6 的各山部 61 及各谷部 62 分别安装在对象部件上。另外， 本发明中所谓的对象部件， 意味着该连结用金属器具 6 的安装对象， 如果将本实施方式的 减振部 42 作为例子， 则安装山部 61 的连结板部 52 和安装谷部 62 的钢管 43 分别成为对象 部件。
如图 4 所示， 在连结用金属器具 6 的各连结板部 63 上形成有 1 处以上 ( 在图示的 例中为 5 处 ) 的狭缝孔 ( 孔 )65。这些狭缝孔 65 为， 在连结板部 63 上， 至少沿着与上述长 度方向 D1 正交的方向 ( 即、 支撑主部件 41a、 41b 的轴线方向 E) 隔开等间隔地配置。另外， 狭缝孔 65 的配置不仅限定于图示的一列， 也可以为多列。此外， 该狭缝孔 65 不仅限于规则 地排列的情况， 也可以随机地分散配置。
狭缝孔 65 可以是任意的形状， 但是优选为如下形状 ： 至少与对象部件的轴线方向 正交， 相对于对象部件 ( 连结板部 52、 钢管 43) 的表面沿着大致法线方向即 F 方向为纵长。 此外， 在图 4 的例中， 表示采用了菱形状的狭缝孔 65 的情况， 但是不仅限定于此， 也可以采 用长方形状， 也可以采用其他多边形状、 不定形状。
通过在各连结板部 63 上预先形成狭缝孔 65， 能够降低这些连结板部 63 的屈服强 度。具体而言， 在各对象部件 ( 连结板部 52、 钢管 43) 之间沿着上述轴线方向 E 负载有应力 σE、 而在这些对象部件 ( 连结板部 52、 钢管 43) 之间产生了沿着上述轴线方向 E 的相对位 移的情况下， 能够使各连结板部 63 沿着上述轴线方向 E 容易地弯曲屈服。
如图 6 所示， 该弯曲屈服为， 在相互邻接的狭缝孔 65 之间的区域 63a 中， 形成有沿 着部件轴线方向 E 的宽度尺寸成为最小的缩颈， 因此该区域 63a 容易优先屈服。
另外， 不是必须在各连结板部 63 上形成各狭缝孔 65， 例如也可以如图 5 所示那样， 采用在连接板部 63 上完全不形成狭缝孔 65 的构成。但是， 即使在完全不设置狭缝孔 65 的 情况下， 与设置各狭缝孔 65 的宗旨相同， 需要使各连结板部 63 的材质以及形状等最佳化， 以使各连结板部 63 的屈服应力的总和变得低于各对象部件 ( 连结板部 52、 钢管 43) 的屈服 应力。
如上述那样构成的连结用金属器具 6， 分别设置在支撑主部件 41a 和钢管 43 之间 以及支撑主部件 41b 和钢管 43 之间。结果， 应力的传递路径为， 按照支撑主部件 41a、 连结 用金属器具 6、 钢管 43、 其他连结用金属器具 6、 支撑主部件 41b 的顺序 ( 或其相反顺序 ) 传 递。
接着， 对具有上述构成的减振阻尼器 10 的动作进行说明。
假设， 在建筑构造物 1 受到地震等的地震力而摇动的情况下， 如图 2A 所示， 对减振 阻尼器 10 的支撑主部件 41a、 41b 分别负载 σF 的应力。结果， 特别是在各对象部件 ( 连结 板部 52、 钢管 43) 之间负载沿着上述轴线方向 E 的应力 σE。
而且， 如图 4 所示， 当沿着上述轴线方向 E 在各对象部件 ( 连结板部 52、 钢管 43) 之间产生相对位移时， 如图 6 所示， 在各连结板部 63 上作用剪切力 F1， 结果， 负载弯曲力矩 M。而且， 各连结板部 63 为， 在相互邻接的狭缝孔 65 之间的区域 63a 中， 对应于弯曲力矩 M 而弯曲屈服。结果， 能够发现以下说明的特有效果。
即， 由于连结用金属器具 6 进行上述动作， 因此能够使各连结板部 63 比其他部位 更早地弯曲屈服。结果， 在使各连结板部 63 塑性变形而抑制了它们的耐力上升的状态下， 能够发挥稳定的变形能量吸收性能。而且， 由于该连结用金属器具 6 发挥与各对象部件之 间的相对位移相对应的能量吸收性能， 因此作为减振阻尼器 10 整体， 在支撑主部件 41a 及 钢管 43 之间和钢管 43 及支撑主部件 41b 之间的 2 个部位， 也能够发挥能量吸收性能。即， 能够发挥建筑构造物 1 中的减振阻尼器 10 的减振功能。
并且， 本实施方式的连结用金属器具 6 具备折板构造， 并成为在各对象部件 ( 连结 板部 52、 钢管 43) 之间多次往复而形成多个连结板部 63 的形状。因此， 能够提高各对象部 件 ( 连结板部 52、 钢管 43) 之间的连结板部 63 的配置密度， 能够成为多个连结板部 63 配设 在该对象部件 ( 连结板部 52、 钢管 43) 之间的方式。 结果， 能够配置多个而不是一个具有能 量吸收性能的连结板部 63， 相应地能够使能量吸收效率增加， 能够进一步提高抗震性能。
另外， 各对象部件 ( 连结板部 52、 钢管 43) 之间的间隙一般较窄， 所以在该狭窄的隙间中如何配设能量吸收机构成为一直以来的较大问题。 对于该问题， 在本实施方式中， 将 折板构造的连结用金属器具 6 配设在上述间隙中， 并且降低各连结板部 63 的屈服强度， 所 以能够在狭窄的间隙中跨多列地配设各连结板部 63。结果， 能够使减振部 42、 进而使减振 阻尼器 10 自身紧凑化。
此外， 本实施方式的连结用金属器具 6， 采用折板构造并且使各对象部件 ( 连结板 部 52、 钢管 43) 之间的连结板部 63 的配置密度变高， 所以能够提高其刚性而且还能够提高 防止压曲性能。即， 本实施方式的连结用金属器具 6 能够提高能量吸收性能并且还能够提 高刚性。 特别是， 在实现刚性提高及防止压曲性的提高的基础上， 不需要如以往那样增加阻 尼器部件的板厚， 所以在实现小型化这一点上本发明的构成也是有益的。 此外， 能够实现材 料成本的降低以及提高基于轻量化的减振阻尼器 10 的安装容易性。
并且， 本实施方式的连结用金属器具 6， 经过对一张钢板进行弯曲加工的、 所谓折 板加工而制作。因此， 在制作连结用金属器具 6 时， 不需要进行用于连结钢板和钢板之间的 焊接、 螺钉连结以及螺栓连结等， 进而能够提高减振阻尼器 10 的制作容易性。
另外， 在本实施方式中， 例示了如下的连结用金属器具 6 ： 以使钢板沿着与其长度 方向垂直的方向往复的方式， 交替地对钢板进行弯曲加工， 从而形成各山部 61 及各谷部 62。 而且， 对上述弯曲角度被弯曲为相对于钢板的长度方向大致垂直的情况进行了说明。 但 是， 本发明不仅限定于该构成， 例如形成各山部 61 及各谷部 62 时的弯曲角度不限于 90 度， 也可以弯曲为除此之外的角度。 图 7 表示将构成减振阻尼器 10 的由 H 型钢形成的支撑主部件 41 作为柱部件、 将 其下端固定在地表面上时的应用例。支撑主部件 41 的下端经由与其连结板部 52 接合的连 结用金属器具 6 安装有钢管 43。而且， 钢管 43 固定在底板 49 上。底板 49 通过多根螺栓 50 相对于地面 Ea 固定。
该图 7 的 C-C 截面中的减振阻尼器 10 的构成与上述图 2B 的构成相同， 所以对于相 同构成要素及部件引用相同符号而省略其详细说明。 而且， 在朝向图 7 中的 G 方向对支柱取 材 41 负载了拉伸应力的情况下， 在各对象部件 ( 连结板部 52、 钢管 43) 之间产生相对位移， 但对应于该相对位移， 连结用金属器具 6 能够进行塑性变形而发挥能量吸收性能。结果， 能 够实现作为该柱部件的支撑主部件 41 的振动减轻， 并且与上述同样还能够提高刚性。
图 8 表示的例子为， 将构成该减振阻尼器 10 的由 H 型钢形成的支撑主部件 41 作 为柱部件， 代替图 7 所示的上述钢管 43 而连结了槽形钢 43’ 时的截面构成。在以下的说明 中， 对于与上述图 2B 相同的构成要素及部件引用相同符号， 由此省略重复的说明。
如图 8 所示， 在本构成例中， 使 2 个槽形钢 43’ 配置成它们的 U 字形的开口部分相 互对置。而且， 在使支撑主部件 41 的凸缘 51a 或 51b 相对于这些槽形钢 43’ 的 U 字形的底 面部分抵接的状态下， 通过多根螺栓螺钉 56 将连结用金属器具 6 的各谷部 62 相对于槽形 钢 43’ 的 U 字形的内侧面部分接合。
在该构成中， 在各对象部件 ( 连结板部 52、 各槽形钢 43’ ) 之间产生了相对移位的 情况下， 对应于该相对位移， 连结用金属器具 6 的各连结板部 63 也进行塑性变形， 所以能够 发挥能量吸收性能。结果， 能够实现作为柱部件的支撑主部件 41 的振动减轻， 并且与上述 同样还能够提高刚性。
图 9 表示配设于建筑构造物 1 的其他减振阻尼器 80。在该建筑构造物 1 的各钢管
柱 2 与各梁部件 3 的各交差部， 分别设置有连结部件 81、 82。
减振阻尼器 80 的一端安装在连结部件 81 上， 另一方面， 另一端安装在连结部件 82 上。减振阻尼器 80 具备作为对象部件的 2 根支撑主部件 83a、 83b 以及减振部 84。减振部 84 的一端安装在支撑主部件 83a 上， 并且另一端安装在支撑主部件 83b 上。换言之， 支撑 主部件 83a 经由减振部 84 安装在支撑主部件 83b 上。这些支撑主部件 83a、 83b 均为截面 T 形状的型钢。
图 10A 及图 10B 表示减振部 84 附近部分的详细情况， 图 10A 表示其放大侧视图， 图 10B 表示图 10A 的 D-D 截面。
支撑主部件 83a 为 T 型钢， 具备沿着一个方向延伸的连结板部 85a 和沿着该连结 板部 85a 的一个边缘部设置的凸缘部 86a。同样， 支撑主部件 83b 是 T 型钢， 具备沿着一个 方向延伸的连结板部 85b 和沿着该连结板部 85b 的一个边缘部设置的凸缘部 86b。
连结用金属器具 6 具备使一张钢板沿着其长度方向 H 交替形成的多个 ( 图示的例 中为 2 个 ) 山部 61 和多个 ( 图示的例中为 2 个 ) 谷部 62。此外， 在这些山部 61 和谷部 62 之间连续地形成有连结板部 63。该连结用金属器具 6 的各山部 61 通过多根螺栓螺钉 57 相 对于上述凸缘 86a 安装， 另一方面， 各谷部 62 通过多根螺栓螺钉 56 相对于凸缘 86b 安装。 在本方式中， 对象部件为凸缘 86a、 86b。 在连结用金属器具 6 上形成有 1 处以上 ( 在图示的例中为 5 处 ) 的狭缝孔 65。这 些狭缝孔 65 为， 在连结板部 63 上， 至少沿着与上述长度方向 H 正交的部件轴线方向 I 相互 隔开等间隔地排列。
在具有上述构成的减振阻尼器 80 中， 在由于伴随地震等的振动而建筑构造物 1 变 形了的情况下， 对于支撑主部件 83a、 83b 例如负载如图 10A 所示的应力 σE。结果， 在该减 振部 84( 特别是凸缘 86a、 86b 之间 ) 中， 朝向部件轴线方向 I 负载应力 σE。而且， 当沿着 该部件轴线方向 I 在各对象部件 ( 凸缘 86a、 86b) 之间产生位移时， 在各连结板部 63 也负 载与图 4 所示的情况同样的剪切力， 结果， 负载弯曲力矩。结果， 在各连结板部 63 中， 相互 邻接的各狭缝孔 65 之间的区域 63a 承受上述弯曲力矩而弯曲屈服。结果， 如上所示， 使各 连结板部 63 较早地弯曲屈服而产生塑性变形， 所以能够发挥抑制了耐力上升的稳定的变 形能量吸收性能。因此， 能够可靠地发挥建筑构造物 1 的充分的减振功能。
并且， 该连结用金属器具 6 采用折板构造， 并成为各连结板部 63 在各对象部件 ( 凸缘 86a、 86b) 之间多次往复的形状。因此， 能够提高这些对象部件 ( 凸缘 86a、 86b) 之间 的各连结板部 63 的配置密度。结果， 能够增加能量吸收效率， 能够进一步提高抗震性能。
另外， 连结用金属器具 6 不仅限定于上述减振阻尼器 10、 80 中的安装构造， 也可以 安装到任意的对象部件上。
[ 第二实施方式 ]
下面， 对应用了本发明的连结用金属器具的第二实施方式进行说明。
图 11 是表示本实施方式的连结用金属器具 90 的详细构造的立体图。图 12 是将 该连结用金属器具 90 内插于槽形钢 169 而构成的减振阻尼器 9 的立体图。减振阻尼器 9 具备与系紧螺栓 91 连结的钢管 92。而且， 在该钢管 92 上焊接有连结用金属器具 90。
在连结用金属器具 90 上， 在各连结板部 98 上形成有多个狭缝孔 65。该连结用金 属器具 90 为， 通过将钢板沿着其长度方向交替地弯曲， 由此使多个山部 95 和多个谷部 96
交替地形成， 如图 13 所示， 在以与其长度方向垂直的截面观察的情况下， 成为大致 H 形状。
在向该连结用金属器具 90 内插入钢管 92 并进行焊接时， 至少将连结用金属器具 90 的各谷部 96 和钢管 92 之间进行焊接。此外， 在各山部 95 和各谷部 96 之间形成连结板 部 98。并且， 在连结用金属器具 90 的外周面也形成有其他连结板部 98。各狭缝孔 65 分别 形成在各连结板部 98 上。结果， 各连结板部 98 的屈服强度被抑制为比其他部位低。
具有上述构成的、 焊接了钢管 92 的连结用金属器具 90， 如图 12 及图 13 所示， 内插 于具有带缘的槽形钢 169。 槽形钢 169 是截面大致 C 字状的型钢， 具备 ： 连结板部 101 ； 在连 结板部 101 的两侧一体地形成的凸缘部 102a、 102b ； 以及在这些凸缘部 102a、 102b 的各端 缘一体地形成的带缘 103。此外， 也可以省略各带缘 103。
在将连结用金属器具 90 相对于槽形钢 169 进行连结时， 如图 13 所示， 在使槽形钢 169 的凸缘部 102a、 102b 的各内面与连结用金属器具 90 的各山部 95 的外面相互抵接的状 态下， 通过自钻螺钉 57 将它们连结。之后， 通过使螺母 105 相对于系紧螺栓 91 的上下各一 个地螺合， 由此其安装完成。
在如此构成的减振阻尼器 9 中， 上述对象部件相当于系紧螺栓 91 和槽形钢 169。 即， 在该槽形钢 169 例如被应用为薄壁轻量型钢构造物的柱部件等时， 作为一个对象部件 的系紧螺栓 91 沿着图 12 中的部件轴线方向 J 位移。结果， 在这些对象部件 ( 系紧螺栓 91、 槽形钢 169) 之间所夹装的连结用金属器具 9 的各连结板部 98， 也负载沿着部件轴线方向 J 的剪切应力， 并且也同样负载弯曲力矩。结果， 各连结板部 98 在相互邻接的各狭缝孔 65 之 间的区域 63a 中， 基于所述的弯曲力矩而进行弯曲屈服。结果， 通过使各连结板部 98 较早 地弯曲屈服而塑性变形， 由此能够抑制耐力上升而发挥稳定的变形能量吸收性能。 因此， 能 够可靠地发挥薄壁轻量型钢构造物的充分的减振功能。
并且， 本实施方式的连结用金属器具 90 也与上述第一实施方式的连结用金属器 具 6 同样地采用折板构造， 并成为各连结板部 98 在各对象部件之间多次往复的形状。 因此， 能够提高各对象部件 ( 系紧螺栓 91、 槽形钢 169) 之间的连结板部 63 的配置密度。结果， 能 够增加能量吸收效率， 能够进一步提高抗震性能。
另外， 也可以将上述构成的连结用金属器具 90 应用于薄壁轻量型钢构造物。
如以上说明的那样， 上述第一及第二实施方式的各连结用金属器具， 是将沿着一 个方向相对移位自如的一对对象部件之间进行连结的连结用金属器具， 其采用的构成为， 具备 ： 相对于上述各对象部件的一个进行安装的多个第一安装部 ； 相对于上述各对象部件 的另一个进行安装的第二安装部 ； 以及将上述各第一安装部和第二安装部之间连接的多个 板部 ； 上述各第一安装部相对于上述一个对象部件的安装方向和上述第二安装部相对于上 述他一个对象部件的安装方向， 被设定为上述板部的表面沿着上述相对位移的方向。 而且， 通过具备该构成， 成功地发挥上述的作用效果。
【实施例 1】
以下， 对应用了本发明的连结用金属器具的实施例进行说明。
应用了本发明的连结用金属器具， 也可以通过下述 (1) 公式所示那样的各种参 数， 来决定其详细构成。另外， 图 14 表示在下述 (1) 公式中使用的各变量的部位。
[ 公式 1]… (1)
在此， s 是折板的张数， 在图 14 的例中成为 s ＝ 1。此外， n 表示处于折板内的形成 了狭缝孔 65 的连结板部的数量， 在图 14 的例中成为 n ＝ 3。此外， m 表示阻尼器 251 的段 数， 在图 14 的例中成为 m ＝ 5。此外， L 表示连结用金属器具沿着部件轴线方向 K 的长度。 此外， t 表示连结用金属器具的板厚。此外， A 表示对象部件截面积。此外， 1 表示每一个阻 尼器 251 的剪切长度。此外， F 表示 F 值， E 表示杨式模量 ( 下标 s 为阻尼器 251 的杨式模 量、 无下标为母材的杨式模量 )， d 表示各阻尼器 251 之间的幅度。
另外， 上述各阻尼器 251 表示各狭缝孔 65 之间的区域或者各狭缝孔 65 与 K 方向 的端部之间所形成的区域， 这些区域起到与阻尼器同样的作用， 所以如此地称谓。
如上所述， 阻尼器 251 的段数 m 在图 14 中为 5 段。此外， 形成了狭缝孔 65 的连结 板部的数量 n 在图 14 中为 3 个。此外， 折板的张数 s 是 1 张。对象部件的截面积 A 是图 14 中的点所示的区域。阻尼器 251 的截面宽度 d 表示阻尼器 251 沿着 K 方向的宽度尺寸。
在上述 (1) 公式中， 为了使阻尼器 251 不面外地压曲、 即使形成阻尼器 251 的板部 弯曲剪切变形， 也可以赋予 d/t ＜ 10( 防止面外压曲 ) 及 1/d ＞ 3( 弯曲剪切式 ) 的条件。
另外， 上述公式 (1) 只是狭缝孔 65 为长方形且相互等间隔地配置的情况下的、 与 阻尼器 251 的截面宽度 d 相关的条件式。另外， 如果阻尼器 251 和对象部件均为钢材， 则成 2 为 E ＝ Es ＝ 205000N/mm ， 均相同。在对象部件和阻尼器 251 为不同材料的情况、 且例如对 象部件为钢铁、 阻尼器为铝的情况下， E 和 Es 均不同。
通过以满足上述公式 (1) 的方式、 决定阻尼器 251 的包含截面宽度 d 在内的各种 形状及尺寸， 由此阻尼器 251 能够使刚性比对象部件高， 并且能够使屈服耐力比对象部件 低。结果， 能够发挥作为折板阻尼器的高刚性以及基于塑性化的高能量吸收的功能。
上述公式 (1) 的左边是根据刚性决定的项。即， 设定为构成连结用金属器具的折 板的弯曲刚性的总和超过母材的刚性。此外， 上述式 (1) 的右边是根据耐力决定的项。即， 意味着设定为构成连结用金属器具的折板的屈服耐力超过母材的屈服耐力。
通过以满足该公式 (1) 的关系的方式设定上述各参数， 由此能够构成在较高地维 持刚性的同时屈服耐力较低的连结用金属器具。
此外， 在本发明中， 例如图 15 所示， 连结板部 63 的至少分配在狭缝孔 65 之间的阻 尼器 251， 在其长度方向的中央部 253 产生剪切屈服， 并且在两端部 252a、 252b 产生弯曲屈 服。此时， 也可以使中央部 253 的截面狭小化， 以便同时产生在中央部 253 产生的剪切屈服 和在两端部 252a、 252b 产生的弯曲屈服。通过如此使中央部 253 狭小化， 能够进一步提高 中央部 253 的剪切应力， 此外能够进一步提高两端部 252a、 252b 的弯曲应力。因此， 能够使 上述剪切屈服和弯曲屈服同时产生。
工业实用性
在将本发明的连结用金属器具用于作为建筑构造物一部分的对象部件之间的连 结的情况下， 能够提高伴随地震等的振动能量的吸收性能， 并且能够提高刚性。
符号说明 ：
1 建筑构造物
2 钢管柱 3 梁部件 6 连结用金属器具 10 减振阻尼器 ( 减振构造 ) 21 钢管 22 柱梁连结部 25、 26 连结部件 31 连结板部 ( 板部 ) 32 凸缘部 41 支撑主部件 42 减振部 43 钢管 51 凸缘部 52 连结板部 ( 板部 ) 56、 57 螺栓螺钉 61 山部 ( 第一安装部 ) 62 谷部 ( 第二安装部 ) 63 连结板部 ( 板部 ) 63a 各狭缝之间的区域 ( 缩颈 ) 65 狭缝孔 ( 孔 ) 80 减振阻尼器 ( 减振构造 )