專利名稱:減振用金屬板及建筑構造物的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及接合一對對象構件間,并發(fā)揮與這些對象構件間的相對位移相對應的能量吸收性能的減振用金屬板和具備該減振用金屬板的建筑結構物。
背景技術:
近年來,隨著防災意識的提高,采用通過減振阻尼器抑制地震時的晃動的減振結構的住宅及公寓大樓等建筑構造物在增加。作為這種減振結構中采用的減振阻尼器,例如,利用鋼材壓縮及拉伸時屈服、塑性化的過程吸收振動能量的鋼材阻尼器,因能夠以低成本發(fā)揮較大的衰減性能,已在許多建筑構造物中采用。即使在鋼材阻尼器中,抗軸力的斜撐阻尼器因結構簡單、容易設計而最普及。作為斜撐阻尼器以外的鋼材阻尼器,有利用底座或接合金屬器具的阻尼器。
例如,專利文獻I中公開了在柱的腳部與基礎部分之間夾設底座阻尼器的減振結構。該底座在對柱作用拉伸力時,發(fā)生彎曲屈服或剪切屈服。而且在此時的變形過程能量的作用下,吸收發(fā)生在柱腳部的拉伸力,從而發(fā)揮減振功能。此外,專利文獻2中公開了通過具有使阻尼器用鋼板彎曲-剪切屈服這樣的形狀,即使阻尼器用鋼板在剪切屈服后承受交變載荷,也能抑制其剪切屈服強度上升的技術??墒?,為了提高建筑構造物的抗振性能,利用各對象構件間的相對位移使振動衰減是有效的。因此,除上述阻尼器結構以外,還可考慮利用地基與連續(xù)基腳(continuousfooting)之間或墻板與地板鑲板的層間中的相對位移,通過活動阻尼器而使振動衰減,從而吸收振動能量。但是,專利文獻1、2中公開的技術由于不是以配設于地基與連續(xù)基腳之間或墻板與地板鑲板的層間這一非常狹窄的間隙為前提,因此在這樣狹窄的地方,存在不能吸收振動能量的問題。如果在相對位移的對象構件間插入阻尼器的一部分,則阻尼器的插入部分與阻尼器的沒有插入的部分相比剛性提高。其結果是,阻尼器的插入部分的相對位移減小,而沒有插入阻尼器的部分的相對位移增大,因此產(chǎn)生不能高效率地吸收振動能量的情況。因此,重要的是在產(chǎn)生相對位移的整個部分普遍插入阻尼器?,F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2004-092096號公報專利文獻2 :日本特開2008-111332號公報
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題于是,本發(fā)明是鑒于上述的問題而研究出來的,其目的在于提供減振用金屬板及采用該減振用金屬板的建筑構造物,該減振用金屬板被接合于一對對象構件間,發(fā)揮與這些對象構件間的相對位移相對應的能量吸收性能,其中,特別是該減振用金屬板可配設在非常狹窄的間隙,而且可應用于建筑構造物的各種部位。用于解決課題的手段本發(fā)明為了解決上述問題而達到所述目的,采用了以下的構成。即(I)本發(fā)明涉及一種減振用金屬板,其用于接合一對對象構件間,發(fā)揮與這些對象構件間的相對位移相對應的能量吸收性能,其特征在于,具備接合于所述各對象構件的一方上的第I接合部;接合于所述各對象構件的另一方上的第2接合部;以及設置在所述第I接合部與所述第2接合部之間的拉伸力及壓縮力的傳遞路徑上,且具有縫隙的振動吸收部;所述第I接合部及所述第2接合部分別呈與所述相對位移的方向大致平行的帶狀。
(2)根據(jù)上述(I)所述的減振用金屬板,其中,也可以是以表面與所述各對象構件的一方相接,而且背面與所述各對象構件的另一方相接的方式,夾入所述各對象構件間的一塊板。(3)根據(jù)上述(I)所述的減振用金屬板,其中,也可以將所述第I接合部經(jīng)由所述振動吸收部而以兩列設在以所述第2接合部為中心的大致線對稱的位置上。(4)根據(jù)上述(3)所述的減振用金屬板,其中,也可以采用以下的構成在沿著所述相對位移的方向觀察時,所述第I接合部的長度尺寸長于所述第2接合部的長度尺寸,且所述兩列的第I接合部的端部間接合在一起。(5)根據(jù)上述(I)所述的減振用金屬板,其中,也可以實施析出硬化加工或相變誘導塑性(TRIP)加工,從而使屈服強度與最大屈服強度之比達到4/5以上。(6)根據(jù)上述(I)所述的減振用金屬板,其中,所述第I接合部及所述第2接合部的至少一方也可以沿著所述相對位移的方向通過補強構件來補強。(7)根據(jù)上述(I)所述的減振用金屬板,其中,也可以采用以下構成在所述第I接合部上形成第I貫通孔,用于插通將該第I接合部接合于所述各對象構件的一方上的第I接合件(fastener);而且在所述第2接合部上形成第2貫通孔,用于插通將該第2接合部接合于所述各對象構件的另一方上的第2接合件;所述第I貫通孔及所述第2貫通孔中的至少一方是向與所述相對位移的方向大致正交的方向延伸的長孔。(8)根據(jù)上述(I)所述的減振用金屬板,其中,也可以采用以下構成與所述第2接合部的兩側鄰接而設置有一對所述振動吸收部;進而與這些振動吸收部的外側鄰接而設置有一對所述第I接合部;所述傳遞路徑是經(jīng)由所述振動吸收部連結所述第I接合部和所述第2接合部的路徑。(9)根據(jù)上述(I)所述的減振用金屬板,其中,也可以采用以下構成與所述第2接合部的兩側鄰接而設置有一對所述振動吸收部;進而設置有從這些振動吸收部的外側沿著所述相對位移的方向延伸的一對延長部;與所述各延長部連續(xù)地設置有所述第I接合部;所述傳遞路徑是連結所述第2接合部、所述各振動吸收部、所述各延長部和所述第I接合部的路徑。(10)本發(fā)明的建筑構造物具備上述(I) (9)中任一項所述的減振用金屬板。(11)根據(jù)上述(10)所述的建筑構造物,其中,也可以采用以下構成還具備連續(xù)基腳和建筑物上部軀體的地基;以所述減振用金屬板夾在所述連續(xù)基腳與所述地基之間的狀態(tài),將所述第I接合部接合于所述連續(xù)基腳及所述地基中的任一方上,將所述第2接合部接合于所述連續(xù)基腳及所述地基中的另一方上。
(12)根據(jù)上述(10)所述的建筑構造物,其中,也可以采用以下構成還具備壁框和地板梁材;所述第2接合部被接合于所述壁框上,而所述第I接合部被接合于所述梁材上。(13)根據(jù)上述(10)所述的建筑構造物,其中,也可以采用以下構成具備配置在通過多根鋼管柱形成的區(qū)段內(nèi),同時具有多根斜撐柱(或拉條braCe)的減振用阻尼器;在所述各鋼管柱與所述各斜撐柱之間的接合部位及所述各斜撐柱間的接合部位中的至少一方設有所述減振用金屬板。發(fā)明的效果根據(jù)上述(I)所述的減振用金屬板,通過設置在第I接合部與第2接合部之間的拉伸力及壓縮力的傳遞路徑上,且使具有縫隙的振動吸收部早期彎曲屈服,使其塑性變形,便能保持抑制屈服強度上升的狀態(tài)不變而發(fā)揮穩(wěn)定的變形能吸收性能。而且,通過使該減振用金屬板發(fā)揮與對象構件間的相對位移相對應的能量吸收性能,可有效的發(fā)揮配設該減振用金屬板的建筑構造物的減振功能。 特別是在本發(fā)明中,如上述(2)所述,在形成可夾在各對象構件間的一塊板時,能夠設置在迄今為止不能插入的狹窄的間隙中,而且可在建筑構造物的多個部位上應用。 此外,在本發(fā)明中,在使振動吸收部的與所述相對位移方向正交的方向上的長度尺寸長于規(guī)定尺寸時,能夠增大發(fā)生在減振用金屬板的兩端的彎矩,可容易使振動吸收部彎曲屈服。另一方面,在使振動吸收部的與所述相對位移方向正交的方向上的長度尺寸短于規(guī)定尺寸時,通過發(fā)生在該振動吸收部的剪切力使振動吸收部屈服。理想的情況是,為了使振動吸收部彎曲屈服或剪切屈服,最好使縫隙孔的形狀形成大致菱形。另外,如上述(5)所述的減振用金屬板那樣,實施析出硬化加工或相變誘導塑性加工(加工成具有相變誘導塑性的金屬板),從而使屈服強度與最大屈服強度之比達到4/5以上時,容易在大的范圍使振動吸收部產(chǎn)生彎曲屈服以及剪切屈服導致的塑性變形。其結果是,能更切實地得到上述的本發(fā)明的效果。根據(jù)上述(10)所述的建筑構造物,通過具備上述(I)所述的減振用金屬板,可提聞其減振性能。
圖I是表示本發(fā)明的減振用金屬板的一實施方式的主視圖。圖2A是表示安裝該減振用金屬板的一個例子的側視圖。圖2B是表示安裝該減振用金屬板的另一個例子的側視圖。圖3A是用于說明該減振用金屬板的工作的主視圖。圖3B是用于說明該減振用金屬板的工作的主視圖。圖3C是用于說明該減振用金屬板的工作的主視圖。圖4A是表示使該減振用金屬板的縫隙朝圖3A的B方向長徑化時的交變載荷試驗的結果的曲線圖。圖4B是表示比較例的減振用金屬板的交變載荷試驗的結果的曲線圖。圖5是該實施方式的建筑構造物的從連續(xù)基腳到建筑物的地基的部分的縱向剖視圖。在該圖中,為了表示各接合件間的相對位置關系,實際上還在同一斷面上示出了向紙面縱深方向偏移的各接合件。圖6是圖5的C-C剖視圖。在該圖中,為了表示各接合件間的相對位置關系,實際上還在同一斷面上示出了向紙面縱深方向偏移的各接合件。圖7是用于說明本實施方式的減振用金屬板的作用效果的圖示。圖8是表示該減振用金屬板的變形例的圖示,是表示使第I接合部側的各接合件插通孔向B方向延長時的主視圖。圖9A是表示配設本實施方式的減振用金屬板的建筑構造物的一個例子的主視圖。圖9B是圖9A的D-D剖視圖。圖IOA是表示配設本實施方式的減振用金屬板的建筑構造物的另一個例子的側 視圖。圖IOB是表示配設本實施方式的減振用金屬板的建筑構造物的又一個例子的側視圖。圖11是表示配設本實施方式的減振用金屬板的建筑構造物的再一個例子的側視圖。圖12A是表示配設本實施方式的減振用金屬板的建筑構造物的再一個例子的圖示,是表示應用于鋼管柱間的連結的狀態(tài)的立體圖。圖12B是從圖12A的E方向觀察時的側視圖。圖12C是表示配設本實施方式的減振用金屬板的建筑構造物的再一個例子的圖示,是表示應用于梁接頭時的狀態(tài)的立體圖。圖13是表示配設本實施方式的減振用金屬板的建筑構造物的再一個例子的圖示,是表示減振用阻尼器的一個例子的主視圖。圖14A是表示在該減振用阻尼器的一端側的接合構件上的安裝方式的圖示,是圖13的F部的放大圖。圖14B是表示該減振用阻尼器的鄰接的斜撐柱間的減振用金屬板的接合方式的圖示,是圖13的G部的放大圖。
具體實施例方式以下,作為本發(fā)明的一實施方式,參照附圖對接合于一對對象構件間、發(fā)揮與這些對象構件間的相對位移相對應的能量吸收性能的減振用金屬板進行詳細說明。圖I中示出了本實施方式的減振用金屬板I的構成。該減振用金屬板I相對于成為基底的一塊金屬板41,形成規(guī)定形狀的縫隙65 (貫通孔),同時形成可安裝在所述各對象構件上的接合部46、47的配置。該減振用金屬板I以接合一對對象構件間為前提。本實施方式的對象構件是建筑構造物的一個構成要素。但是,本實施方式的減振用金屬板I也可以用于其它用途的接合。本實施方式的對象構件既有如圖2A的側視圖所示,一方的對象構件42和另一方的對象構件43相對于減振用金屬板I位于任一方的表面?zhèn)鹊那闆r;也有如圖2B的側視圖所示,一方的對象構件42和另一方的對象構件43將減振用金屬板I夾在中間而分別位于兩表面?zhèn)鹊那闆r。
無論在哪種情況下,一方的對象構件42和另一方的對象構件43都在地震等時相互沿著相對位移方向A相對地位移。減振用金屬板I可安裝在沿著這樣的相對位移方向A產(chǎn)生相對位移的一方的對象構件42的表面和另一方的對象構件43的表面上。而且,該減振用金屬板I與沿著兩對象構件42、43間的相對位移方向A的振動造成的相對位移相適應,發(fā)揮能量吸收性能。返回到圖I的說明。安裝在一對象構件42、43上的減振用金屬板I將接合于一方的對象構件42上的一對第I接合部46和接合于另一方的對象構件43上的第2接合部47,分別沿著相對位移方向A以長帶狀且相互大致平行的方式被分配在一塊金屬板41上。在各第I接合部46與第2接合部47之間,分別形成有用于抑制屈服后的屈服強度上升的衰減部48 (振動吸收部)。第I接合部46以多個圓形孔46h排成I列的方式形成,在以第2接合部47為中心相互大致線對稱的位置被分配成兩列。也就是說,這些第I接合部46被配置在沿著與相對位移方向A大致正交的方向即大致正交方向B的兩端位置上。而且,第2接合部47位于 這些第I接合部46的中心。這些第I接合部46相對于第2接合部47可經(jīng)由衰減部48配置,因此各衰減部48也被分配在以第2接合部47為中心相互大致線對稱的位置上。第I接合部46是用于通過接合件(螺栓、自鉆螺釘、螺釘、釘子等止動器)將其與對象構件42接合的區(qū)域。該第I接合部46并不只限定于接合件插通孔這樣的具體的構成,原則上說,也可以作為在向?qū)ο髽嫾?2上安裝時固定接合件的預定的平面區(qū)域預先配置。也就是說,在采用自鉆螺釘或釘子等通過銳角的前端將第I接合部46貫通其板厚方向而固定在對象構件42上的物件作為接合件的情況下,不需要預先在第I接合部46上形成接合件插通孔。在這種情況下,用于使接合件即自鉆螺釘或釘子等貫通的平坦的區(qū)域為第I接合部46,通過用接合件將該平坦的區(qū)域穿孔,便能夠同時進行接合件插通孔的形成和接合件的安裝。此外,該第I接合部46在預想將接合件與對象構件42螺接而進行接合的情況下,也可以構成為接合件插通用貫通孔。無論在哪種情況下,該第I接合部46都以沿著相對位移方向A成為縱長的方式(換句話講,以沿著相對位移方向A成帶狀的方式)配置。實際上,該相對位移方向A根據(jù)要安裝的對象構件42、43的各配置而定。而且,在進行了對位從而使預先以帶狀分配的第I接合部46所形成的帶狀的延伸方向與對象構件42、43的相對位移方向A —致后,減振用金屬板I便安裝在對象構件42、43上。第2接合部47是用于通過接合件(螺栓、自鉆螺釘、螺釘、釘子等止動器)將其與對象構件43接合的區(qū)域。該第2接合部47由以沿著上述B方向成為長徑的方式貫通金屬板41的多個接合件插通孔49構成。再有,第2接合部47并不只限定為由上述的長徑的接合件插通孔49構成的情況,也可以由通常的圓形的接合件插通孔49構成。此外,第2接合部47也不只限定于接合件插通孔49這樣的具體的構成,原則上說,也可以作為在向?qū)ο髽嫾?3上安裝時打入接合件的預定的平面區(qū)域預先配置。此點與上述第I接合部46中的說明相同,因此這里省略其說明。無論在哪種情況下,該第2接合部47都以沿著相對位移方向A成為縱長的方式(換句話講,以沿著相對位移方向A成帶狀的方式)進行配置。例如,如果沿著相對位移方向A,按規(guī)定間隔在多個部位形成接合件插通孔49,則第2接合部47能夠以在相對位移方向A被分配成帶狀的方式而具體化。兩列的各衰減部48分別構成為多個縫隙65的列。這些縫隙至少沿著相對位移方向A按規(guī)定間隔以列狀形成有多個。再有,各縫隙65的配置間隔并不局限于規(guī)則的排列,也可以無規(guī)則的。各縫隙65也可以是任何的形狀,但優(yōu)選至少為朝方向B長徑化的形狀。此外,在圖I中例示了由菱形狀的縫隙65構成的情況,但也不只限定于此形狀,也可以由長方形狀或其它多角形狀以及無定形形狀構成。通過在衰減部48上設置這樣的縫隙65,至少能使衰減部48的屈服強度比其它地方低。順便說一下,這些兩列的縫隙65中的位于相對位移方向A的兩端的縫隙65由通過相互連結向B方向長徑化的縫隙65a、65b構成。接著,對減振用金屬板I的工作進行說明。在由上述構成形成的減振用金屬板I中,通過接合件(未圖示)將第I接合部46安裝于對象構件42上,另外通過接合件(未圖示) 將第2接合部47安裝于對象構件43上。而且,在對建筑構造物作用由地震等帶來的力的情況下,對象構件42、43相互沿著相對位移方向A產(chǎn)生相對位移。在產(chǎn)生向該相對位移方向A的振動時,例如如圖3A所示,瞬間地對象構件42向al方向位移,此外對象構件43向a2方向位移。此時,安裝在對象構件42上的第I接合部46也向al方向位移。另一方面,安裝在對象構件43上的第2接合部47向a2方向位移。其結果是,在第I接合部46中向圖3A中的小箭頭所示的方向傳遞應力σΕ。在將該應力σΕ傳遞下去的各過程中,在縫隙65的各形成位置,傳遞來自與自己一側鄰接的縫隙65的壓縮應力,同時朝與自己另一側鄰接的縫隙65的形成位置傳遞拉伸應力。因此,能夠分別抵消力矩。如果這樣將應力σΕ依次傳遞下去,則最終能夠向縫隙65a側傳遞壓縮力。其結果是,在減振用金屬板I的下端部52,要想使兩列的第I接合部46沿著B方向相互分離,就可如圖3A所示,將用于抑制相互分離的應力σ F沿著B方向且向相互相對的方向傳遞下去。由于使該應力0 F從兩列的第I接合部46的各端部以相互相反的方向傳遞下去,因此正好在該下端部52的大致中心被相互消除。此外,即使在上端部51也同樣,由于沿著B方向以相互相反的方向負載應力σ e,因此也被相互抵消。也就是說,減振用金屬板I在對象構件42、43相互沿著相對位移方向A產(chǎn)生相對位移的情況下,即使基于該相對位移的應力σΕ及應力σ ^專遞過來,也可在減振用金屬板I內(nèi)將這些應力σ Ε及應力σ F消除。此外,在瞬間捕捉時,即使在對象構件42向圖3A的a2方向移動,而且對象構件43向al方向位移的情況下,上述的各應力矢量的箭頭的方向只與圖3A所示的方向相反,仍可在減振用金屬板I內(nèi)相互抵銷應力。此外,對于減振用金屬板I的第2接合部47,與對象構件43的位移相適應而負載應力σΗ。其結果是,如圖3Α所示,在負載于第I接合部46的應力σΕ與負載于第2接合部47的應力σΗ之間,可產(chǎn)生剪切應力。另外,對于第I接合部46與第2接合部47之間的接合部即衰減部48,則負載基于上述剪切變形的彎矩。并且,如果該彎矩大于規(guī)定值,則各衰減部48就會彎曲屈服。而且,在各衰減部48,通過形成使縫隙65沿著B方向長徑化的形狀,便能進行設定,從而與對象構件42、43間的相對位移相適應并沿著相對位移方向A使各衰減部48發(fā)生彎曲屈服。其結果是,在本實施方式中,可以表現(xiàn)出以下說明的特有的效果。
圖3B表示以第I接合部46作為固定端,通過對象構件43的位移負載應力σ Η的情況。此外,圖3C表示以第I接合部46作為固定端,通過對象構件43的位移負載應力一O H的情況。第2接合部47在圖3Β的情況下朝圖中上方變形,在圖3C的情況下朝圖中下方變形。也就是說,第2接合部47的位置相對于第I接合部46相對地位移,此外縫隙65、65a、65b也與該位移相適應而使形狀向上下方向變形。如果產(chǎn)生這樣的第2接合部47的向上下方向的重復位移,則各衰減部48彎曲屈服,減振用金屬板I塑性化而進行能量吸收。即使在這種情況下,在上端部51及下端部52雙方,應力Qf及應力Qe通過上述的機理被抵消。圖4A示出了采用使各縫隙65沿著圖3A的B方向長徑化的本實施方式的減振用金屬板I的交變載荷試驗的結果,此外圖4B示出了作為比較例準備的鋼板的交變載荷試驗的結果。順便說一下,該比較例的鋼板雖然與減振用金屬板I為相同材料,但不設置縫隙65,而且在鋼板的上下端邊緣設置加強筋而不會發(fā)生彎曲屈服。
由圖4A得知在本實施方式的減振用金屬板I中,可抑制屈服強度上升,繪出大面積的滯后回線,可得到大的過程衰減。與此相對照,得知在圖4B的比較例中,屈服強度上升。由以上可知,在本實施方式的減振用金屬板I中,通過使各衰減部48早期發(fā)生彎曲屈服而產(chǎn)生塑性變形,可發(fā)揮抑制屈服強度上升的穩(wěn)定的吸收變形能量的性能。而且,通過使減振用金屬板I發(fā)揮與對象構件42、43間的相對位移相對應的能量吸收性能,可使配設該減振用金屬板I的建筑構造物發(fā)揮減振功能。另外在本實施方式中,作為構成減振用金屬板I的金屬板41,也可以采用實施了析出硬化加工或相變誘導塑性加工、從而使屈服強度與最大屈服強度之比即屈服強度比達到4/5以上的鋼板。在這種情況下,可以不設置縫隙65而在各衰減部48擴大因彎曲屈服形成的塑性變形區(qū)域,從而可表現(xiàn)出上述的效果。再有,只將第2接合部47的接合件插通孔49形成為長孔,但也不局限于此構成,也可以只將第I接合部46上的接合件插通孔、或者將第I接合部46及第2接合部47的雙方上的接合件插通孔沿著所述大致正交方向B而形成長的長孔。在這種情況下,在對象構件42、43沿著大致正交方向B相對移動時,不會在振動吸收部即衰減部48產(chǎn)生無用的應力。實施例I圖5是表示本發(fā)明的實施例I的圖示,示出了配設上述減振用金屬板I的建筑構造物5的例子。更詳細地說,放大示出了建筑構造物5中的從連續(xù)基腳81到建筑構造物5的地基82的縱截面構成。圖6示出了圖5的C-C剖視圖。另外,圖7示出了將減振用金屬板I配設在該建筑構造物5上時的具體的形態(tài)。本實施例I的建筑構造物5具備連續(xù)基腳81和配設在該連續(xù)基腳81上的地基82。另外,在地基82上,安裝有向水平方向延伸的橫框83及向垂直方向延伸的縱框84。此夕卜,在該連續(xù)基腳81與地基82之間,形成有規(guī)定尺寸的間隙作為通氣口 86。在本實施例I中,在該通氣口 86中夾裝上述的減振用金屬板I。如圖5及圖6所示,減振用金屬板I的各第I接合部46通過水泥釘87 (接合件)被固定在連續(xù)基腳81上。此外,第2接合部47通過螺釘88 (接合件)被固定在地基82上。而且如圖7所示,第2接合部47通過將插通在沿著所述大致正交方向B而為長徑的螺孔49(接合件插通孔)中的螺釘88與地基82的下表面螺接而被固定在地基82上。也就是說,在本實施例I中,應接合于各第I接合部46上的所述對象構件42為連續(xù)基腳81,應接合于各第2接合部47上的所述對象構件43為地基82。如圖7所示,在建筑構造物5沿著相對位移方向A振動時,可發(fā)揮上述那樣的減振效果。也就是說,在對建筑構造物5負載由中小地震或風產(chǎn)生的載荷的情況下,能夠使減振用金屬板I作為高剛性的接合金屬器具發(fā)揮功能。其結果是,可在不使減振用金屬板I產(chǎn)生塑性變形的情況下,在其彈性變形區(qū)的范圍內(nèi)發(fā)揮抵抗力。此外,在發(fā)生大地震時,通過如上所述那樣用衰減部48 (振動吸收部)接受拉伸應力和壓縮應力的交變載荷而使其塑性化,可發(fā)揮減振效果。與此相對照,在沿著所述大致正交方向B振動時,減振用金屬板I不會發(fā)揮上述那樣的衰減效果。作為其理由,是因為在沿著大致正交方向B向具有長徑的螺孔(長孔)49 中插通螺釘88后,將其螺接在地基82上,因而單憑通過向大致正交方向B的振動而使螺釘88在螺孔49內(nèi)沿著其長徑方向往復,不會發(fā)揮特別的抑制變形的功能。由此,如果發(fā)生沿著大致正交方向B的振動,則可在減振用金屬板I上地基82也一同沿著大致正交方向B振動。再有,如圖8的變形例所示,也可以在各第I接合部46側,沿著大致正交方向B穿設長徑的螺孔91,而在第2接合部47側,穿設通常的圓形的螺孔92。通過該構成,也能夠得到與上述構成相同的效果。另外,雖省略圖示,但也可以將各第I接合部46的螺孔和第2接合部47的螺孔兩者沿著大致正交方向B形成長徑的螺孔。在這種情況下,也能夠得到與上述構成同樣的效果。此外,在本實施例I中,也可以將減振用金屬板I兼作通氣口 86中的隔離物。實施例2圖9A及圖9B是表示本發(fā)明的實施例2的圖示,示出了配設有適用本發(fā)明的減振用金屬板101的建筑構造物4的例子。更詳細地說,放大地示出了建筑構造物4中從下層2到上層3的縱向斷面構成。在該建筑構造物4中,在下層2側,具備向水平方向延伸的下層橫框11和沿著垂直方向延伸的下層縱框12。另外,下層橫框11與下層縱框12之間經(jīng)由樓面梁14等相互接合。此外,在下層橫框11的上面接合上層3的樓面梁14,再在該樓面梁14的上面安裝上層3的地板15。另外,在該建筑構造物4中,在上層3側,具備向水平方向延伸的上層橫框16和向垂直方向延伸的上層縱框17,該上層橫框16和上層縱框17被相互接合。在具有上述構成的建筑構造物4中,采用了適用本發(fā)明的減振用金屬板101。在該減振用金屬板101中,在金屬板141P的相對位移方向A的中央位置的上下,配置有用于接合在上層縱框17和下層縱框12上的第2接合部147。下面對本實施例2的減振用金屬板101的結構進行說明。該減振用金屬板101為在連結部IOla上一體地連接用于接合上層縱框17及樓面梁14間的第I減振構件IOlA和用于接合樓面梁14及下層縱框12間的第2減振構件IOlB這一構成的一塊鋼板。再有,符號176表不一對補強構件。
第I減振構件IOlA接合上層縱框17及樓面梁14間,發(fā)揮與沿著這些上層縱框17及樓面梁14間的垂直方向的相對位移相對應的能量吸收性能。而且,該第I減振構件IOlA具備接合于上層縱框17上的第2接合部147 ;接合于樓面梁14上的第I接合部146 ;設在第I接合部146與第2接合部147之間的拉伸力及壓縮力的傳遞路徑上、且形成多個縫隙165的衰減部148 (振動吸收部)。第I接合部146及第2接合部147分別呈與所述相對位移方向A大致平行的帶狀。與第2接合部147的兩側鄰接而配置有一對所述衰減部148。而且,再設有從這些衰減部148的兩外側沿著相對位移方向A延伸的一對延長部150。另外,與這些延長部150的兩端部連續(xù)地且沿著相對位移方向A設有所述第I接合部146。再有,本實施例2的所述傳遞路徑成為連結第2接合部147、各衰減部148、各延長部150和第I接合部146的路徑。第2接合部147通過將插通在形成于該第2接合部147上的多個接合件插通孔中的接合件(螺栓、自鉆螺釘、螺釘、釘子等止動器)固定在上層縱框17上,從而與上層縱框17接合在一起。 此外,第I接合部146通過將插通在形成于該第I接合部146上的多個接合件插通孔141H中的接合件(螺栓、自鉆螺釘、螺釘、釘子等止動器)固定在樓面梁14上,從而與樓面梁14接合在一起。第2減振構件IOlB發(fā)揮接合樓面梁14及下層縱框12間,與沿著這些樓面梁14及下層縱框12間的垂直方向的相對位移相對應的能量吸收性能。再有,以下對于與上述第I減振構件IOlA相同的構成要素附加相同符號進行說明。另外,該第2減振構件IOlB具備接合于下層縱框12上的第2接合部147 ;接合于樓面梁14上的第I接合部146 ;設在第I接合部146與第2接合部147之間的拉伸力及壓縮力的傳遞路徑上、且形成多個縫隙165的衰減部148。第2接合部147通過將插通在形成于該第2接合部147上的多個接合件插通孔中的接合件(螺栓、自鉆螺釘、螺釘、釘子等止動器)固定在下層縱框12上,從而與下層縱框12
接合在一起。第2減振構件IOlB的上述以外的構成與上述第I減振構件IOlA相同,因此將這
些重復的說明省略。在本實施例2中,相當于所述對象構件43的構件是上層縱框17及下層縱框12,相當于所述對象構件42的構件為樓面梁14。如圖9A所示,在建筑構造物4沿著相對位移方向A振動時,可得到與上述減振用金屬板I同樣的作用效果。也就是說,在對建筑構造物4負載中小地震或風造成的載荷的情況下,能夠使減振用金屬板101作為高剛性的接合金屬器具發(fā)揮功能。其結果是,可在不使減振用金屬板101產(chǎn)生塑性變形的情況下,在其彈性變形區(qū)的范圍內(nèi)發(fā)揮抵抗力。此外,在發(fā)生大地震時,通過用4個部位衰減部148接受拉伸應力和壓縮應力的交變載荷而使其塑性化,便可發(fā)揮減振效果。圖IOA中示出了本實施例2的變形例。再有,在以下的說明,以與通過圖9A說明的構成的不同點為中心進行說明,其以外的構成與圖9A的構成相同,因此將這些重復的說
明省略。
在本變形例的第I減振構件IOlA中,所述第2接合部147不是配置在各衰減部148間,而是配置在各衰減部148的兩外側。也就是說,在各衰減部148間不形成接合件插通孔,而是取而代之,在各衰減部148的兩外側,以沿著所述相對位移方向A形成帶狀的方式形成多個接合件插通孔140。而且,通過將插通在這些接合件插通孔140內(nèi)的所述各接合件安裝在上層縱框17上,使第I減振構件IOlA與該上層縱框17接合。此外,本變形例的第2減振構件IOlB也具有與本變形例的第I減振構件IOlA同樣的構成。以上說明的本變形例中的所述傳遞路徑成為連結各第2接合部147、各衰減部148和第I接合部146的路徑,能夠得到與上述實施例2同樣的作用效果。而且,在所述對象構件43即樓面梁14沿著相對位移方向A位移時,能夠直接將基于該位移的應力傳遞至各衰減部148間的區(qū)域147a。再有,如圖IOB所示,為了貫通第I減振構件IOlA中的各衰減部148間的區(qū)域147a 和第2減振構件IOlB中的各衰減部148間的區(qū)域147a兩者,也可以進一步具備例如加強筋等由棒鋼構成的補強構件175進行補強。由此,在發(fā)生中小規(guī)模的地震時或承受因風產(chǎn)生的載荷時,能夠使減振用金屬板101作為高剛性的帶狀接頭發(fā)揮功能。其結果是,可在不使減振用金屬板101產(chǎn)生塑性變形的情況下,在其彈性變形區(qū)的范圍內(nèi)提高抵抗力。此外,在發(fā)生大地震時,通過如上所述承受拉伸應力和壓縮應力的交變載荷而使各衰減部48塑性化,可發(fā)揮減振效果。實施例3圖11示出了配設有適用本發(fā)明的減振用金屬板301的建筑構造物7的例子,更詳細地說,放大地示出了建筑構造物7中的地基的橫梁201的附近。在該建筑構造物7的地基側,設有在水平方向延伸的橫梁201和橫框202,這些橫梁201和橫框202相互接合。此外,還具備由橫框202上朝上層在垂直方向延伸的縱框203。而且,經(jīng)由減振用金屬板301而使橫梁201和縱框203相互接合。對本實施例3的減振用金屬板301的構造進行說明。該減振用金屬板301接合橫梁201和縱框203間,發(fā)揮與這些橫梁201和縱框203間的沿著垂直方向的相對位移相對應的能量吸收性能。而且,該減振用金屬板301具備接合于橫梁201上的第2接合部347 ;接合于縱框203上的第I接合部346 ;設在第I接合部346與第2接合部347之間的拉伸力及壓縮力的傳遞路徑上、且形成多個縫隙365的兩列衰減部348 (振動吸收部)。第I接合部346及第2接合部347分別呈與所述相對位移方向A大致平行的帶狀。與第2接合部347的兩側鄰接而設有一對衰減部348。而且,再設有由這些衰減部348的兩外側沿著相對位移方向A延伸的一對延長部350。另外,與這些延長部350的各端部連續(xù)地且沿著相對位移方向A設有第I接合部346。再有,所述傳遞路徑為連結第2接合部347、各衰減部348、各延長部350和第I接合部346的路徑。第2接合部347通過將插通在形成于該第2接合部347上的多個接合件插通孔312中的接合件(螺栓、自鉆螺釘、螺釘、釘子等止動器)固定在橫梁201上,從而與橫梁201接合在一起。另一方面,第I接合部346通過將插通在形成于該第I接合部346上的多個接合件插通孔311內(nèi)的所述接合件固定在縱框203上,從而與縱框203接合在一起。再有,在本實施例3中,對減振用金屬板301來說,所述對象構件42與縱框203相當,而所述對象構件43與地基的橫梁201相當。如圖11所示,如果在建筑構造物7的減振用金屬板301的配設部位,在第I接合部346上負載來自縱框203的朝垂直上方的拉伸載荷,則對第I接合部346負載應力σ ρ。其結果是,能對形成有多個縫隙365的各衰減部348的兩外側負載應力σχ。而且,可在該應力σχ與負載于第2接合部347的應力oQ之間產(chǎn)生剪切應力,能夠?qū)Ω魉p部348負載基于剪切變形的彎矩。而且,如果該彎矩大于規(guī)定值,則減振用金屬板301就會發(fā)生彎曲屈服。實施例4圖12Α及圖12Β示出了配設有適用本發(fā)明的減振用金屬板401的鋼管柱100的例子。該鋼管柱100通過用4塊減振用金屬板401相互連結具有截面四方形狀且規(guī)定板厚的 一對鋼管IOlP而構成。也就是說,通過在各鋼管IOlP的4個側面分別各設置一塊減振用金屬板401,使各鋼管IOlP的端部間接合在一起。下面對本實施例4的減振用金屬板401的結構進行說明。該減振用金屬板401是安裝在一方的鋼管IOlP上的第I減振構件401Α和安裝在另一方的鋼管IOlP上的第2減振構件401Β —體連接而成的一塊鋼板。再有,符號476表不一對帶狀的補強構件(加強筋等鋼棒)。第I減振構件40IA具備接合于所述一方的鋼管IOlP的第I接合部447 ;配置在該第I接合部447的兩側,且形成有多個縫隙465的一對衰減部448 (振動吸收部);由這些衰減部448的兩外側沿著相對位移方向A延伸的延長部450。第2減振構件401Β具備接合于所述另一方的鋼管IOlP的第2接合部447a ;配置在該第2接合部447a的兩側,且形成有多個縫隙465a的一對衰減部448a (振動吸收部);由這些衰減部448a的兩外側沿著相對位移方向A延伸的延長部450a。而且,這些第I減振構件401A及第2減振構件401B通過使各個延長部450相互間對接而形成一塊鋼板。再有,本實施例4的所述傳遞路徑為連結第I接合部447、各衰減部448、各延長部450、各延長部450a、各衰減部448a和第2接合部447a的路徑。再有,第I接合部447及第2接合部447a分別呈與所述相對位移方向A大致平行的帶狀。第I接合部447通過將插通在形成于該第I接合部447上的多個接合件插通孔487中的接合件(螺栓、自鉆螺釘、螺釘、釘子等止動器)固定在所述一方的鋼管IOlP上,從而與所述一方的鋼管IOlP接合在一起。此外,第2接合部447a通過將插通在形成于該2接合部447a上的多個接合件插通孔487a中的接合件固定在所述另一方的鋼管IOlP上,從而與所述另一方的鋼管IOlP接
合在一起。其結果是,如圖12A及圖12B所示,在各鋼管IOlP沿著相對位移方向A振動時,可發(fā)揮減振效果。也就是說,在對鋼管IOlP負載由中小地震或風產(chǎn)生的載荷的情況下,能夠使4塊減振用金屬板401作為高剛性的接合金屬器具發(fā)揮功能。其結果是,可在不使各減振用金屬板401產(chǎn)生塑性變形的情況下,在其彈性變形區(qū)的范圍內(nèi)發(fā)揮抵抗力。此外,在發(fā)生大地震時,通過用各衰減部448、448a接受拉伸應力和壓縮應力的交變載荷而使它們塑性化,便可發(fā)揮減振效果。
在本實施例4中,分別在鋼管IOlP的各表面設置減振用金屬板401,因此相對于產(chǎn)生在鋼管IOlP的所有方向的振動,該減振用金屬板401起到上述的作用效果,可有助于抑制振動能量。但是,也可以不在鋼管IOlP的全部4個側面設置減振用金屬板401,而只在一部分側面安裝減振用金屬板401。此外,在本實施例4中,列舉了通過補強構件476補強各延長部450的情況,但也可以將這些補強構件476省略。實施例5圖12C示出了采用兩塊在上述實施例4中說明的減振用金屬板401接合一對橫梁561間的例子。橫梁561為截面四方形狀或H形狀且具有規(guī)定的厚度,相互鄰接的一對橫梁561間連結在一起。各減振用金屬板401通過用接合件(螺栓、自鉆螺釘、螺釘、釘子等止動器)使這些 第I接合部447固定在一方的橫梁561上,同時用接合件使這些第2接合部447a固定在另一方的橫梁561上,從而將一對橫梁561間連結在一起。其結果是,如圖12C所示,在橫梁561沿著相對位移方向A振動時,可發(fā)揮與上述實施例4同樣的減振效果。在本實施例5中,分別在橫梁561的上下面設置減振用金屬板401。其結果是,對于在橫梁561上產(chǎn)生的上下的彎曲方向的振動,該減振用金屬板401起到上述的作用效果,可有助于抑制振動能量。但是,并不限定于在橫梁561的上下面都設置減振用金屬板401的構成,也可以只在一方的表面安裝。此外,在本實施例5中,列舉了通過補強構件476補強各延長部450的情況,但也可以將這些補強構件476省略。實施例6圖13 圖14B示出了采用通過圖11說明的實施例3的減振用金屬板301的減振用阻尼器610。該減振用阻尼器610在由一對鋼管柱622和一對梁材623構成的四方形的區(qū)段上,被配設成沿著其對角線上的X字狀。在各鋼管柱622和各梁材623間的各交叉部,分別設有接合構件625。這些接合構件625分別通過焊接或螺栓接合等被牢固地固定。在減振用阻尼器610中,其一端被安裝在各接合構件625的任一個上,此外,其另一端被安裝在減振用阻尼器610的斜撐柱631上。圖14A示出了在減振用阻尼器610的一端側上的接合構件625上的安裝。圖14B示出了相互鄰接的斜撐柱631間的減振用金屬板301的接合。減振用阻尼器610由斜撐柱631和減振用金屬板301構成。也就是說,該減振用阻尼器610由斜撐柱631和連接在其兩端上的減振用金屬板301構成一個單位。在圖14A所示的方式中,減振用金屬板301的第I接合部346被安裝在接合構件625上。此外,第2接合部347被安裝在斜撐柱631上。然后在沿著相對位移方向A產(chǎn)生振動時,基于上述的機理而實現(xiàn)振動能量的吸收。另一方面,在各斜撐柱631間的接合部位上,如圖14B所示,減振用金屬板301的第2接合部347接合在一方的斜撐柱631上,減振用金屬板301的第I接合部346接合在另一方的斜撐柱631上。而且在沿著相對位移方向A產(chǎn)生振動時,基于上述的機理而實現(xiàn)振動能量的吸收。產(chǎn)業(yè)上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明,特別是能夠提供可在非常狹窄的間隙配設,而且可應用于建筑構造物的各式各樣的部位的減振用金屬板以及采用該金屬板的建筑構造物。符號說明I、101、301、401 減振用金屬板4、5、7建筑構造物12下層縱框(對象構件、壁框)14樓面梁(對象構件)17上層縱框(對象構件、壁框)42、43對象構件 46、146、346、447 第 I 接合部46h第I貫通孔47、147、347、447a 第 2 接合部48、148、348、448衰減部(振動吸收部)49第2貫通孔65、65a、65b、165、365、465 縫隙81連續(xù)基腳(對象構件)82地基(對象構件)87第I接合件88第2接合件IOlP鋼管(對象構件)150,350 延長部175、176 補強構件201橫梁(對象構件、梁材)203縱框(對象構件、壁框)561橫梁(對象構件)625接合構件(對象構件)631斜撐柱(對象構件)
權利要求
1.一種減振用金屬板,其用于接合一對對象構件間,發(fā)揮與這些對象構件間的相對位移相對應的能量吸收性能,其特征在于,具備 接合于所述各對象構件的一方上的第I接合部; 接合于所述各對象構件的另一方上的第2接合部;以及 設置在所述第I接合部與所述第2接合部之間的拉伸力及壓縮カ的傳遞路徑上,且具有縫隙的振動吸收部; 其中,所述第I接合部及所述第2接合部分別呈與所述相對位移的方向大致平行的帶狀。
2.根據(jù)權利要求I所述的減振用金屬板,其特征在于所述減振用金屬板是以表面與所述各對象構件的一方相接,而且背面與所述各對象構件的另一方相接的方式,夾入所述各對象構件間的ー塊板。
3.根據(jù)權利要求I所述的減振用金屬板,其特征在于所述第I接合部經(jīng)由所述振動吸收部而以兩列設在以所述第2接合部為中心的大致線対稱的位置上。
4.根據(jù)權利要求3所述的減振用金屬板,其特征在于 在沿著所述相對位移的方向觀察時,所述第I接合部的長度尺寸長于所述第2接合部的長度尺寸, 且所述兩列的第I接合部的端部間接合在一起。
5.根據(jù)權利要求I所述的減振用金屬板,其特征在于實施析出硬化加工或相變誘導塑性加工,從而使屈服強度與最大屈服強度之比達到4/5以上。
6.根據(jù)權利要求I所述的減振用金屬板,其特征在于所述第I接合部及所述第2接合部的至少一方沿著所述相對位移的方向通過補強構件來補強。
7.根據(jù)權利要求I所述的減振用金屬板,其特征在干 在所述第I接合部上形成有第I貫通孔,用于插通將該第I接合部接合于所述各對象構件的一方上的第I接合件;而且在所述第2接合部上形成有第2貫通孔,用于插通將該第2接合部接合于所述各對象構件的另一方上的第2接合件; 所述第I貫通孔及所述第2貫通孔中的至少一方是向與所述相對位移的方向大致正交的方向延伸的長孔。
8.根據(jù)權利要求I所述的減振用金屬板,其特征在于 與所述第2接合部的兩側鄰接而設置有一對所述振動吸收部; 進而與這些振動吸收部的外側鄰接而設置有一對所述第I接合部; 所述傳遞路徑是經(jīng)由所述振動吸收部連結所述第I接合部和所述第2接合部的路徑。
9.根據(jù)權利要求I所述的減振用金屬板,其特征在干 與所述第2接合部的兩側鄰接而設置有一對所述振動吸收部; 進而設置有從這些振動吸收部的外側沿著所述相對位移的方向延伸的一對延長部; 與所述各延長部連續(xù)地設置有所述第I接合部; 所述傳遞路徑是連結所述第2接合部、所述各振動吸收部、所述各延長部和所述第I接合部的路徑。
10.ー種建筑構造物,其特征在于具備權利要求I 9中任一項所述的減振用金屬板。
11.根據(jù)權利要求10所述的建筑構造物,其特征在于 還具備連續(xù)基腳和建筑物上部軀體的地基; 以所述減振用金屬板夾在所述連續(xù)基腳與所述地基之間的狀態(tài),將所述第I接合部接合于所述連續(xù)基腳及所述地基中的任一方上,將所述第2接合部接合于所述連續(xù)基腳及所述地基中的另一方上。
12.根據(jù)權利要求10所述的建筑構造物,其特征在于 還具備壁框和地板梁材; 所述第2接合部被接合于所述壁框上,而且所述第I接合部被接合于所述梁材上。
13.根據(jù)權利要求10所述的建筑構造物,其特征在于 具備配置在通過多根鋼管柱形成的區(qū)段內(nèi),同時具有多根斜撐柱的減振用阻尼器;在所述各鋼管柱與所述各斜撐柱之間的接合部位及所述各斜撐柱間的接合部位中的至少一方設有所述減振用金屬板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種減振用金屬板,其用于接合一對對象構件間,發(fā)揮與這些對象構件間的相對位移相對應的能量吸收性能,其具備接合于所述各對象構件的一方上的第1接合部;接合于所述各對象構件的另一方上的第2接合部;以及設置在所述第1接合部與所述第2接合部之間的拉伸力及壓縮力的傳遞路徑上,且具有縫隙的振動吸收部;其中,所述第1接合部及所述第2接合部分別呈與所述相對位移的方向大致平行的帶狀。
文檔編號F16F15/02GK102859097SQ20108006602
公開日2013年1月2日 申請日期2010年6月16日 優(yōu)先權日2010年6月16日
發(fā)明者河合良道, 尾崎文宣 申請人:新日本制鐵株式會社