粘弹性支撑 【技术领域】
本发明涉及在建筑物或其它结构物中，对地震力和风等外力具有衰减效果的粘弹性支撑。
现有技术
现有的振动抑制装置有以下各种。如图7(a)、(b)所示，在支撑101的端部，固定着由钢板103和粘弹性体104叠置而成的振动控制装置102(参见日本建筑学会大会学术讲演会概要集，九州、1989年10月、P629～P630)；又如图8(a)、(b)、(c)所示，将粘弹性材层113夹在钢制外侧支撑材111的内周面与钢制内侧支撑材112的外周面之间的建筑物振动装置115(图8(b))；日本特许公报第2583801号揭示的建筑物振动抑制装置116(图8(c))中，将水泥类硬化元件114固定在作为钢制外侧支撑111的管体内，在该水泥类硬化元件114的内周面与钢制内侧支撑材112的外周面之间，通过粘弹性材层113。
象高层建筑物那样的高度比宽度大很多的高建筑物中，地震力和风等引起的振动对结构物会产生很大的影响。对于该振动的对策，如上所述，在支撑端部安装振动控制装置，或者在钢制外侧支撑材的内周面与钢制内侧支撑材的外周面之间夹设粘弹性材层的振动抑制装置中，吸收振动能量的部分仅限于支撑端部，或者只能插入一层粘弹性材层，所以，能够插入地粘弹性体的总面积有限，难以提高支撑对能量的吸收能力。另外，如果把图7(a)、(b)所示现有技术中的措施延长到支撑的全长，使粘弹性体的总面积增加，则存在着叠置在粘弹性体之间的带钢板因压缩力可能会弯曲、或者最外层的粘弹性材层和带钢板在外侧脱离等的问题。
为了解决上述问题，日本特开平9-133169号公报提出了在外筒与内筒之间固着粘弹性体的构造。但是，为了实现该构造，必须将液体状粘弹性体流入它们之间并使其固着，而象粘弹性体片那样的固体状物是不能固着的，此外，只能构成一层粘弹性体，不能构成若干层以提高振动能量吸收能力。日本特开平1-187271号公报提出的构造中，用封闭断面的管体挟入粘弹性体，通过粘接于双重管之间，提高对于外方向力的抵抗。但是该构造中，由于使粘弹性体固着在内管表面，再用外管将其挟入进行固着，所以，不能将粘弹性体做成若干层以提高振动能量吸收能力。此外，虽然由分离的外管和内管挟住粘弹性体，但是，分离的外管彼此之间粘接，不能充分地使外管、内管和粘弹性体压接。为了充分压接外管，就必须将分离的外管隔开一定间隔地配置。因此，该现有技术中，不能做到充分紧密地粘接。
发明概述
本发明是鉴于上述问题而作出的，其内容如下。
(1)粘弹性支撑，由型钢、角形钢管或圆形钢管构成的第1芯材和第2芯材，隔着伸缩用间隙地直列配置，在上述第1芯材的侧面，分别单层地叠层粘接包围第1芯材并相互面对配置着的一组槽形钢或半圆形钢板和粘弹性体片，上述槽形钢或半圆形钢板的端部固着在第2芯材上，第1芯材和第2芯材通过上述槽形钢或半圆形钢板和粘弹性体片粘弹性地连接。
(2)如(1)所述的粘弹性支撑，相互面对配置着的槽形钢或半圆形钢板和粘弹性体片由若干组构成，分别交替地被叠层粘接，上述槽形钢或半圆形钢板的端部交替地固着在上述第2芯材和第1芯材的端部附近。
(3)如(1)或(2)所述的粘弹性支撑，固定着盖，该盖将相互面对配置着的最外侧一方的槽形钢或半圆形钢板的侧面、与相互面对配置着的最外侧另一方的槽形钢或半圆形钢板的侧面相互连接起来。
(4)如(1)至(3)中任一项所述的粘弹性支撑，相互面对配置着的上述槽形钢或半圆形钢板，彼此空开一定的间隔。
(5)如(1)至(4)中任一项所述的粘弹性支撑，形成上述第1芯材和第2芯材的型钢，可以是H形钢、I形钢、H形组合材或I形组合材中的任意一种，在上述第1芯材的梁腹侧面，以单层分别叠置粘接着相互面对配置的一组槽形钢和粘弹性体片，在该梁腹侧面相互面对配置着的槽形钢的端部固着在第2芯材上。
(6)如(5)所述的粘弹性支撑，在梁腹侧面相互面对配置着的槽形钢和粘弹性体片由若干组构成，分别交替地被叠层粘接，上述槽形钢的端部交替地固着在上述第2芯材或第1芯材的端部附近。
(7)粘弹性支撑，由H形钢、I形钢、H形组合材或I形组合材构成的第1芯材和第2芯材，隔着伸缩用间隙地直列配置，在上述第1芯材的梁腹侧面，以单层分别叠置粘接相互面对配置的一组槽形钢和粘弹性体片，上述槽形钢的端部固着在上述第2芯材上，上述第1芯材和第2芯材通过上述槽形钢和粘弹性体片粘弹性地连接。
(8)如(7)所述的粘弹性支撑，在梁腹侧面相互面对配置着的槽形钢和粘弹性体片由若干组构成，分别交替地被叠层粘接，上述槽形钢的端部交替地固着在上述第2芯材或第1芯材的端部附近。
(9)如(1)至(8)中任一项所述的粘弹性支撑，相互面对配置着的上述一组或若干组槽形钢或半圆形钢板与粘弹性体片组之中，至少一组仅配置在一侧。
附图简单说明
图1是表示本发明粘弹性支撑的适用例的图，(a)是其一例，(b)是其另一例，(c)是其又一例。
图2是表示本发明粘弹性支撑实施例1的图，(a)是其纵断面图，(b)是图(a)中的A-A线断面图(第1芯材3和第2芯材4是H型钢)的一例，(c)是图(a)中的A-A线断面图(第1芯材3和第2芯材4是角形钢管)的另一例，(d)是图(a)中的A-A线断面图(第1芯材3和第2芯材4是圆形钢管)的又一例。
图3是表示本发明粘弹性支撑实施例2的图，(a)是其纵断面图，(b)是图(a)中的B-B线断面图(第1芯材3和第2芯材4是H型钢)的一例，(c)是图(a)中的B-B线断面图(第1芯材3和第2芯材4是角形钢管)的另一例，(d)是图(a)中的B-B线断面图(第1芯材3和第2芯材4是圆形钢管)的又一例。
图4是表示本发明粘弹性支撑实施例3的图，(a)是其纵断面图，(b)是图(a)中的D-D线断面图(第1芯材3和第2芯材4是H型钢)的一例。
图5(a)是图4(a)中的C-C线断面图，(b)是在图4(a)中将槽形钢只配置在一侧时的断面图。
图6是表示本发明粘弹性支撑的另一例的断面图。
图7是表示现有振动抑制装置之一例的图，(a)是装置安装概念图，(b)是振动控制装置的概念图和断面图。
图8是表示现有振动抵制装置另一例的图，(a)是装置安装概念图，(b)和(c)是建筑物振动抑制装置的2个不同例的断面图。
图9是表示实施例1中断面回转半径大小比较的图，(a)表示槽形钢的断面回转半径，(b)表示半圆形钢板的断面回转半径，(c)表示带钢的断面回转半径。
图10是表示实施例2中断面回转半径大小比较的图，(a)表示槽形钢的断面回转半径，(b)表示半圆形钢板的断面回转半径，(c)表示带钢的断面回转半径。
实施本发明的最佳实施例
本发明中，在第1芯材的侧面，包围第1芯材并相互面对配置的槽形钢或半圆形钢板与粘弹性体片交替地叠置粘接成单层或若干层，上述槽形钢或半圆形钢板的端部交替地固着在上述第1芯材的端部和第2芯材上，上述第1芯材和上述第2芯材隔开伸缩用间隙地由上述槽形钢或半圆形钢板和上述粘弹性体片连接，这样，当振动能量进入粘弹性支撑时，由粘弹性体片的剪切变形吸收该振动能量，使其衰减。
这时，由于叠置粘弹性体片的槽形钢或半圆形钢板全部都是断面回转半径大的部件，所以，压缩时也不产生弯曲，可实现稳定的应力传递。另外，相互面对配置着的最外侧的上述槽形钢或半圆形钢板的侧面，固着着盖而彼此连接，所以，整个叠层构造体被包围地约束住，上述槽形钢或半圆形钢板与粘弹性体片不产生剥离。
这样，可减轻随着高层建筑物的水平振动而产生的结构物的水平方向变形及剪切力，可迅速地使振动衰减。
本发明的粘弹性支撑，因具有上述构造，可解决现有技术中振动控制装置部件在压缩力作用下弯曲的问题，并且，由于在相互面对配置的最外侧槽形钢或半圆形钢板的侧面固着着盖而彼此连接，所以，解决了粘弹性体片与钢板之间剥离的问题。另外，与现有技术相比，由于能夹入多个粘弹性体片断面，所以粘弹性支撑的性能高。实施例
下面，详细说明本发明的实施例。
实施例1
参照图1和图2说明本发明粘弹性支撑的实施例1。
图1(a)、(b)、(c)是表示将本发明的粘弹性支撑用作高层建筑物支撑的例子。
图1(a)、(b)和(c)所示粘弹性支撑2的构造是，在图2(a)、(b)所示H形断面的第1芯材3的侧面，交替地叠层粘接包围第1芯材3并相互面对配置着的第1粘弹性体片9和第1槽形钢6，第1槽形钢6的端部通过第1槽形钢固定元件13固着在H形断面的第2芯材4上，在第1芯材3和第2芯材4上开设用于固定到如图1所示的建筑物构架1上的第1芯材连接用孔15和第2芯材连接用孔16，在相互面对配置着的第1槽形钢6的侧面固着盖17，第1芯材3和第2芯材4隔开伸缩用间隙30并由第1粘弹性体片9和第1槽形钢6连接。
第1芯材3和第2芯材4的断面形状，也可以是图2(c)、(d)所示那样的角形钢管、圆形钢管，为圆形管钢时，用第1半圆形钢板27代替上述第1槽形钢6。
通过将上述伸缩用间隙30夹在第1芯材3与第2芯材4之间，当振动能量进入粘弹性支撑2时，可以使第1芯材3、第2芯材4和第1槽形钢6不产生变形，而只使第1粘弹性体片9产生剪切变形。
如图9(a)、(b)和(c)所示，当第1槽形钢6、第1半圆形钢板27和第1带钢31的厚度t和宽度B分别相同时，绕第1槽形钢6和第1半圆形钢板27的中性轴X-X的断面惯性矩I1、I2是第1带钢31的断面惯性矩I3的约150～160倍，所以，第1槽形钢6和第1半圆形钢板27的断面回转半径i1、i2是第1带钢31的断面回转半径i3的约9倍至10倍，轴方向压缩力作用时不产生弯曲。另外，盖17固着在相互面对配置着的第1槽形钢6的侧面，第1槽形钢6、第1粘弹性体片9和第1芯材3约束住，可防止其相互剥离，以稳定地传递应力。
如图2所示，用上述第1芯材连接用孔15和第2芯材连接用孔16，通过螺栓等将图1所示的上述粘弹性支撑2固定在建筑物的构架1上，这样，进入建筑物构架1的振动能量，因第1粘弹性体片9的剪切变形而被吸收。
例如，当图2所示粘接在第1芯材3侧面的粘弹性体片9的粘接长度延长到除了连接部以外的芯材全长时，则粘弹性体片9的剪切断面积为安装着振动控制装置115(116)(该振动控制装置的一端具有一层粘弹性体片)的图8所示现有技术的5倍，振动能量吸收能力也是其5倍。因此，可迅速地衰减建筑物构架1的振动，粘弹性支撑2可发挥优越的振动控制效果。实施例2
参照图3说明本发明粘弹性支撑的实施例2。
本实施例粘弹性支撑2的构造与图2所示实施例1的粘弹性支撑2有以下不同点：如图3(a)、(b)所示，在H形断面的第1芯材3的侧面，交替地叠层粘接包围第1芯材3并相互面对配置着的第1粘弹性体片9、第1槽形钢6、第2粘弹性体片10、第2槽形钢7、第3粘弹性体片11和第3槽形钢8。把第1槽形钢6的端部通过第1槽形钢固定元件13固着在H形断面的第2芯材4上。第3槽形钢8的端部通过第3槽形钢固定元件14固着在H形断面的第2芯材4上。第2槽形钢7的端部通过第2槽形钢固定元件12固着在H形断面的第1型材3上。第1芯材3和第2芯材4由第1粘弹性体片9、第1槽形钢6、第2粘弹性体片10、第2槽形钢7、第3粘弹性体片11和第3槽形钢8连接。在相互面对配置着的第3槽形钢的侧面固着有盖17。
即，在图2所示的粘弹性支撑2中，第1粘弹性体片9与第1槽形钢6的组合是一层构造。而在图3所示的粘弹性支撑2中，是第1粘弹性体片9与第1槽形钢6、第2粘弹性体片10与第2槽形钢7、第3粘弹性体片11与第3槽形钢8这样三层的组合构造。
这样的构造不限于3层，也可以将粘弹性体片与槽形钢的组合做成更多层。
上述第1芯材3和第2芯材4的断面形状，也可以为图3(c)、(d)所示那样的角形钢管、圆形钢管。为圆形钢管时，用第1半圆形钢板27、第2半圆形钢板28和第3半圆形钢板29代替上述第1槽形钢6、第2槽形钢7、第3槽形钢8。
这时，如图10(a)、(b)、(c)所示，当第1槽形钢6、第1半圆形钢板27和第1带钢31的厚度和宽度B分别相同时，绕第1槽形钢6和第1半圆形钢板27的中性轴X1-X1的断面惯性矩I1、I2是第1带钢31的断面惯性矩I3的约150～160倍，所以，第1槽形钢6和第1半圆形钢板27的断面回转半径i1、i2是第1带钢31的断面回转半径i3的约9倍至10倍，轴方向压缩力作用时不产生弯曲。
同样地，第2槽形钢7、第3槽形钢8、第2半圆形钢板28和第3半圆形钢板29的断面回转半径比第2带钢32及第3带钢33大，压缩力作用时不产生弯曲。
另外，叠层构造体被最外层钢板8或29和盖17约束住，所以，可防止粘弹性体片与槽形钢剥离，可稳定地传递应力。
本实施例2中，粘接在第1芯材3侧面的粘弹性体片共叠置粘接了三层，与叠置粘接了一层的实施例1相比，在各粘弹性体片的厚度和体积相等的条件下，振动能量吸收能力也提高3倍。这样，可形成大容量的粘弹性支撑2，建筑物构架1的振动能量被粘弹性体片的剪切变形吸收，其衰减效果比实施例1更加显著。实施例3
参照图4、图5说明本发明粘弹性支撑的实施例3。本实施例3的粘弹性支撑2的构造与图3(a)、(b)所示实施例2的粘弹性支撑2有以下不同点：如图4(a)、(b)和图5(a)所示，在H形断面的第1芯材3的腹板侧面，交替地叠置粘接挟着第1芯材3梁腹并相互面对配置的第1内部粘弹性体片21、第1内部槽形钢19、第2内部粘弹性体片22、第2内部槽形钢20。第1内部槽形钢19的端部通过第1内部槽形钢固定元件23固着在H形断面的第2芯材4上。第2内部槽形钢20的端部通过第2内部槽形钢固定元件24固着H形断面的第1芯材3上。第1芯材3和第2芯材4由第1粘弹性体片9、第1槽形钢6、第2粘弹性体10、第2槽形钢7、第3粘弹性体片11、第3槽形钢8以及第1内部粘弹性体片21、第1内部槽形钢19、第2内部粘弹性体片22和第2内部槽形钢20连接。
即，图4(a)、(b)和图5(a)所示实施例3中的粘弹性体支撑2，是在图3(a)、(b)所示实施例2中，在粘弹性支撑2的第1芯材3的梁腹两侧面增加了粘弹性体片与槽形钢的叠层构造。另外，本发明也可以做成如图5(b)所示的构造，即，相互面对配置着的一组或若干组槽形钢或半圆形钢板与粘弹性体片的组合之中，至少一组只配置在一侧，即槽形钢或半圆形钢板与粘弹性体片可只配置在一侧。
这样的叠层构造，也可以将粘弹性体片与槽形钢的组合做成更多层。
与实施例2相比，本实施例3中，叠层粘接在第1芯材3梁腹侧面的粘弹性体片是4层，与该4层粘弹性体片的剪切断面积相应地，振动能量吸收能力也增加。
另外，作为本发明粘弹性支撑的变形例，如图6所示，由H形钢、I形钢、H形组合材或I形组合元件构成的第1芯材及第2芯材，隔开伸缩用间隙地直列配置，在第1芯材的梁腹侧面，分别单层地叠置粘接相互面对配置着的一组槽形钢和粘弹性体片，上述槽形钢的端部固着在第2芯材上，第1芯材和第2芯材通过上述槽形钢和粘弹性体片粘弹性地连接。另外，也可以在梁腹侧面交替地叠置粘接若干组相互面对配置着的槽形钢和粘弹性体片，取代该粘弹性支撑中的单层构造的槽形钢和粘弹性体片，上述槽形钢的端部交替地固着在第2芯材或第1芯材端部附近。不象上述那样单层或若干层地叠层粘接包围第1芯材并相互面对配置着的一组槽形钢和粘弹性体片，采用更简单构造的粘弹性支撑也足以满足使用要求。
这样，通过在H形断面的第1芯材3的梁腹两侧面，叠层粘接粘弹性体片和槽形钢，可形成大容量的粘弹性支撑2。
因此，借助粘弹性体片的剪切变形，比实施例2更加能吸收进入建筑物构架1的振动能量，得到更高的衰减效果。根据本发明，可迅速衰减建筑物构架1的振动，上述粘弹性支撑2能发挥优越的振动控制效果。
工业实用性
如上所述，根据本发明，粘弹性体片叠层起来的槽形钢或半圆形钢板全部都是断面回转半径大的部件，所以，压缩时不产生变曲，可稳定地传递应力。另外，相互面对配置着的最外侧槽形钢或半圆形钢板的侧面固着有盖而相互连接，整个叠层构造体被包围地约束住，上述槽形钢或半圆形钢板与粘弹性体片之间不产生剥离。另外，由于上述槽形钢或半圆形钢板是分离地相互面对配置着，所以，可以叠层地压接制造上述粘弹性体片和槽形钢或半圆形钢板，不必将粘弹性体流入(对于不能流入的粘弹性体也能有效地制造)，这样，在高层建筑物那样的高度比宽度大很多的结构物中，可减轻由地震和风等产生的水平方向的变形和剪切力，可迅速地衰减振动。