专利名称：抗震装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及设置于上部结构和底部结构之间，使地震时的上部结构的振动衰减，吸收地震能量的塑性滞后型的抗震装置。
背景技术：
在过去，作为设置于建筑结构物和支承该结构物的基础这样的上部结构和底部结构之间的塑性滞后型的抗震装置，人们通过改变部件的形状而提出有各种类型。
例如，在JP特公平2-62671号文献(专利文献1)中，公开了将抗震装置成形为呈直杆型，并将各端部固定于上下部结构上的装置。另外，在JP特公平2-59262号文献(专利文献2)中，公开了将抗震装置成形为环状的装置。
例如，在JP特开平2-194233号文献(专利文献3)中，公开了将抗震装置成形为基本呈U形，并将支撑用板状的辅助部件突设于阻尼器的两侧的装置。
由于地震时的结构物的摇晃，沿水平方向，在360度全部方向发生变形，抗震装置也伴随其在360度全部方向变形。但是，在JP特开平2-194233号文献中，通过使基本呈U形的阻尼器呈履带状，仅仅沿一个方向变形，实现能量吸收，可通过突设于两侧的止振斜撑，抑制其它方向，例如，与履带形状相垂直的方向的变形，仅仅将变形方向限定在一个方向，没有对其它方向的担心。
另外，同样在JP特开昭60-223576号文献(专利文献4)中，描述了U形的抗震装置，但是，该文献没有针对沿地震的任何方向发生水平变形的场合的抗震装置的性能的方向性的描述。
发明内容
本发明要解决的课题在于下述的9点。
(1)在抗震装置的形状为直杆形时，因地震时的水平变形，在如图1那样，端部的固定为两端固定，以及一端销固定，另一端固定的场合，变形集中于部件的端部。于是，在变形集中于部件的某一部分的场合，由于从水平变形较小的时刻起，变形集中而累积，故部件屈服，产生塑性的速度加快，部件的滞后特性的弹性范围变窄。由于即使在塑性化后，伴随水平变形的增加，变形也集中而累积，变形增加，故在水平变形较小的期间，发生断裂。而且，在因非预想的大地震导致大变形时，部件不能随动变形，不能吸收地震能而断裂。另外，如果变形集中于部件中的一部分，部件内的发生塑性的范围变窄，则吸收地震的能量的部分也变小，整个部件的能量吸收量减少。
(2)在抗震装置的形状为直杆形的场合，如图2那样，因地震时的水平变形，端部之间的距离加长，伴随该情况，部件受拉而伸长。于是，由于伴随水平变形量的增加，部件的伸长造成的变形，拉伸应力增加，并且还作用有弯曲变形造成的弯曲应力，变形，故从总体上，在部件中产生的变形，应力增加。
(3)在抗震装置的形状为直杆形的场合，由于部件的滞后特性的弹性范围较窄，故由于与地震相比较，发生频率较高的风造成的水平变形的作用，部件发生屈服，吸收风的振动造成的能量，由此，作为部件的目的的，可吸收地震能量的量减少。另外，由于还吸收风能，故到达部件所具有的总吸收能量的量的期间较早，检查，更换部件的频率变高，维持费用增加。
(4)在抗震装置的形状为直杆形的场合，为了对地震时的水平变形造成的部件的伸长，拉伸应力进行补偿，避免因微小变形，部件就发生屈服，抗震装置的端部采用机械式的复杂的结构。于是，构成抗震装置的部件增加，制造也花费较多工夫，其结果是，制造成本也增加。
(5)环形的抗震装置由于为三维的复杂形状，故为了成形而进行的热冲压、热锻等的制造花费工夫，制造成本增加。
(6)环形的抗震装置，由于从平面看，以较大的面积设置，故抗震装置的占有面积较大。
(7)在打算将隔离器和抗震装置分别并列地设置的场合，由于抗震装置和隔离器占有的面积较大，故具有从结构物的平面设计来说，难于设置的情况。
(8)在打算将隔离器和抗震装置分别并列地设置的场合，由于分别在抗震装置和隔离器中，必须要求用于安装于上下部结构上的安装部分，施工，故施工费用较高。
(9)在抗震装置呈U形的场合，如果针对地震时的任意方向的水平变形，不考虑抗震装置的变形方向，则产生以各变形方向导致的抗震装置的抵抗力，刚度等的性能的方向性。例如，图26表示在不考虑部件的方向性时，部件截面为等截面的场合。具有下述问题，即，在面内0度方向的屈服剪切力与面外90度方向的屈服剪切力中，面外90度方向的屈服剪切力比面内0度方向的屈服剪切力低50％，根据地震时的变形方向，抗震装置的性能发生变化。
本发明的目的在于提供解决上述(1)～(6)，(9)的问题的抗震装置和解决包括上述(7)，(8)的上述(1)～(9)的问题的抗震装置。
本发明的第1特征方案为一种塑性滞后型的抗震装置，该抗震装置具有金属板与弹性体交替地叠置而形成的隔离器，与衰减机构，在该衰减机构中，由弹塑性材料形成的，多个宽度大于板厚的弯曲状部件的两端部分别固定于上部结构和底部结构，并且上述弯曲状部件中的除了两端部以外的中间部分按照与上部结构和底部结构离开的方式设置。
本发明的第2特征方案为，在第1项发明的抗震装置中，弯曲状部件中的顶部板和底部板以及连接这些部件的弯曲连接板呈相对这些部件的宽度方向的中心轴线，保持对称的形状，并且弯曲状部件呈相对弯曲连接板中间的横向中心轴线，保持上下对称的形状。
本发明的第3特征方案为，在第1项发明或第2项发明的抗震装置，中，弯曲状部件的宽度是变化的。
本发明的第4特征方案为，在第1项发明～第3项发明中的任何一项发明的抗震装置中，弯曲状部件中的前端部宽度W1与端部宽度W2和板厚T之间的尺寸关系为W2＞W1＞T。
本发明的第5特征方案为，在第1项发明～第3项发明中的任何一项发明的抗震装置中，在按照相同的形状，使全部的弯曲状部件的外部形状变化的场合，按照以相似原理，形成相似形状的方式，设定各弯曲状部件的外部形状。
本发明的第6特征方案为，在第1项发明～第5项发明中的任何一项发明的抗震装置中，由至少1个或以上的弯曲状部件成组地形成的弯曲状部件组件平面地，以等角间距设置。
本发明的第7特征方案为，在第1项发明～第6项发明中的任何一项发明的的抗震装置中，弯曲状部件满足以下的条件。
另外，图27表示弯曲状部件的各部分名称。
(1)弯曲状部件的端部宽度W2相对弯曲部前端宽度W1，按照1.0＜W2/W1＜2.0的方式形成。
(2)弯曲状部件的直线部长度L(除了接合部)为在10cm～70cm的范围内的长度。
(3)弯曲状部件的弯曲部R按照相对板厚T，满足2.5＜R/T的方式形成。
换言之，本发明的第7特征方案为，在第1项发明～第6项发明中的任何一项发明的塑性滞后型的抗震装置中，该抗震装置具有下述弯曲状部件，其中，弯曲状部件的端部宽度相对前端宽度的比在大于1，小于2的范围内，弯曲状部件的直线部长度在10cm～70cm的范围内，弯曲状部件中的弯曲部长度相对该部件的板厚的比大于2.5。
本发明的第8特征方案为，在第1项发明～第7项发明中的任何一项发明的塑性滞后型的抗震装置中，在设置于上部结构和底部结构之间的隔离器的外周部，按照固定于与隔离器和上部结构，底部结构连接的连接板上的方式设置由弹塑性材料形成的多个弯曲状部件的两端部。
本发明具有下述的8点作用。
(1)由于由弹塑性材料形成弯曲状的部件，故在塑性变形时，变形达到最大的点伴随水平变形量的变化而在部件内移动，部件的变形不在局部集中而分散开。由此，部件的塑性化范围在部件轴向的整个区域延伸，这样，可有效地使用整个部件，吸收地震能量。
图3A表示小地震时的弯曲状部件7的变形分布，图3B表示中等地震的变形分布，图3C表示大地震的变形分布。在发生弯曲状部件的弯曲部的变形的部分中，在中等地震的场合，地震力的变形δ1的1/2沿部件7的部件轴向移动。在大地震的场合，仅仅按照发生变形δ2的1/2的变形量，发生变形的部分移动。象这样，对应地震时的水平变形量，使发生变形的部分在部件的整个区域移动，使整个部件发生塑性变形，由此，部件将有效地吸收地震能量。
(2)在产生地震时的水平变形的场合，由于如图5那样，部件弯曲地形成，故弯曲部可通过不沿部件轴向伸长而呈直线状变形的方式补偿。弯曲部呈直线状变形的部分经常移动，由此，具有使在部件中产生的变形减小到弯曲部的曲率程度的变形的效果。
(3)形成弯曲状部件的弹塑性材料多数采用钢材。同样在本发明中，在形成弯曲状部件的弹塑性材料为钢材的场合，由于弯曲状部件的形状并不是象环状等那样的三维的复杂的形状，故不必对弯曲状部件进行热冲压，或热锻加工，可通过冷冲压方式，高精度地加工弯曲部，制造弯曲状部件。由此，弯曲状部件的制造步骤变容易，制造单价可降低。
(4)在抗震装置与隔离器形成一体的场合，可使抗震装置与隔离器的相应部件所占有的面积减小。另外，由于形成一体，用于安装于分别对于抗震装置与隔离器所必需的上下部结构的安装部分或施工减少，故可使施工费用降低。
(5)在地震时，弯曲状部件沿任意方向发生水平变形。在本发明中，即使相对所谓的水平方向的变形，弯曲状部件的力学性能仍不改变，可减小方向性。
在如图26，图27所示的那样，弯曲部宽度一定(W1＝W2)的场合，因面内0度方向与面外90度方向的变形，面外90度方向的屈服剪切力还降低50％。
其原因在于如果变形方向与面内方向不一致(变形方向角度大于0度)，则弯曲部前端和直线部变为扭转的变形，无法获得面内0度方向的弯曲刚度与平衡。
于是，为了使从面内0度方向，到面外90度方向的水平全部方向的刚度或屈服剪切力为相同的性能，可通过使弯曲状部件的宽度变化，减小方向性来实现。
此外，特别是为了增加弯曲状部件的扭转刚度，通过使弯曲状部件的端部宽度W2大于弯曲部前端宽度W1，可防止抵抗力，刚度的降低，可进一步减小变形方向的方向性。
图28表示实验结果。在上述的W1∶W2的比为1∶1.34的场合，屈服剪切力在面内0度方向，为29kN(相当于3.0tonf)，与此相对，在面外90度方向，为27kN(相当于约2.8tonf)，仅仅降低7％，未产生过大的方向性的差异。同样，1次刚度也位于19kN～12kN(相当于约2.0tonf/cm～1.2tonf/cm)的范围内，为基本相同的性能。
象这样，通过使端部宽度W2与弯曲状前端部W1的比大于1，可以使之不产生方向性。
在上述比值超过2的场合，由于对于弯曲状部件的前端部，部件较细，较软弱，故变形集中，相对地震时的面内方向的变形，不象图29A那样变形，而是如图29B那样，变形集中于前端部，部件的变形剧烈，产生疲劳特性方面的问题。
另外，当形成弯曲状部件时，弯曲状部件的材料的合格率变差，经济性较差。
(6)可通过选择弯曲状部件的端部宽度W2与弯曲部前端宽度W1的比例，使弯曲状部件相对于在地震时受到的沿任意方向的水平变形，变形不集中于弯曲状部件中的经常是特定的部分，使变形在部件的内部分散，有效地利用整个弯曲状部件，吸收地震能量。
图30表示实验结果。断裂位置根据加力的作用方向而变化，在面内0度方向，断裂位置还根据振幅而变化。该情况表明相对地震时的变形，通过整个部件有效地吸收能量。
(7)为了实现地震时的弯曲状部件的变形伴随弯曲状部件的弯曲变形与扭转变形而变化，不作用沿部件轴向的过大的拉伸应力，弯曲状部件的整个长度必须为相对地震时的变形量，足够长的长度。弯曲状部件的直线部的长度必须要确保用于可伴随地震时的变形而变化的弯曲状部件的长度。
另外，在使变形分散于弯曲状部件的整体中，吸收能量的场合，直线部的长度为发生塑性变形，吸收能量的长度。通过根据地震时的变形量，将弯曲状部件的直线部作成适合的长度，可没有浪费地，有效地吸收能量。
图31表示作为到目前已有的抗震装置的地震时的最大变形(等级2在建筑物的耐用年限中，也许遭遇一次这种程度的地震运动)的调查结果的，在日本建筑物中心发行的“建筑物通讯”1998年1月期～1998年5月期中所刊登的，抗震建筑物的日本建筑物中心评定最终程度。
其结果是，多数情况是在10～50cm的范围内，抗震建筑物的变形量逐年增加，由此，可通过确保弯曲状部件中的直线部长度在10～70cm的范围内，充分地应对地震时的变形。
图32表示弯曲状部件中的直线部长度L＝150mm(场合1)与L＝300mm(场合2)的情况下的疲劳实验结果。对于同一振幅，在L＝150mm(场合1)的情况下，其断裂次数少于L＝300mm(场合2)。该情况表明通过延长弯曲状部件的长度，即使在变形增加的情况下，能够伴随变化的长度是富裕的，疲劳特性也提高。
例如，作为弯曲状部件所要求的性能，如果20次断裂的振幅可为20cm，则直线部长度L＝150mm(场合1)。如果20次断裂的振幅必须达到30cm，则直线部长度L＝300mm(场合2)。象这样，可根据所要求的性能，没有浪费地，有效地形成弯曲状部件。
(8)由于板越厚，地震时的部件的变形造成的应变越大，特别是就面内0度方向来说，弯曲部直线地变形，故如果弯曲部R与板厚T的比值，即弯曲部的曲率较大，则疲劳特性变差。于是，通过确定弯曲部R与板厚T的比例，可防止弯曲状部件的疲劳特性的降低。
例如，在0度方向的振幅为±20cm的反复加力实验中，R/T＝3.13时的断裂次数为6次，R/T＝4.14时的断裂次数为18次。在R/T的变化量仅仅为1.0的场合，对弯曲状部件的疲劳特性造成较大影响，断裂次数增加3倍。
另外，如果弯曲部R与板厚T的比例R/T小于2.5，则弯曲部的曲率大于1/4，在面内方向的变形的场合，弯曲部呈直线状，板厚方向的表面的变形发生25％的变形。例如，在弯曲状部件为钢材的场合，在弯曲状部件在地震时，发生最大为25％的变形的情况下，根据图27所示的钢材的疲劳特性判断，通过1次的地震，便发生断裂。于是，弯曲部R与板厚T的比例R/T必须大于2.5。
图1为在构成衰减机构的部件为直杆型的场合，因地震时的水平变形，在部件中产生的弯矩图和变形图；图2为在构成衰减机构的部件为直杆型的场合，因地震时的水平变形，在部件中产生的部件纵向的伸长变形图；图3A～3C为在构成衰减机构的部件为弯曲状的场合，因地震时的水平变形，在部件中产生的弯矩图的一个实例；图4为构成衰减机构的弯曲状部件形状的一个实例的图；图5为在构成衰减机构的部件为弯曲状的场合，因地震时的水平变形，在部件中产生的部件纵向的伸长变形图；图6为表示设置于上部结构和底部结构之间的衰减机构与隔离器的图；图7为将构成衰减机构的弯曲状部件组合的图；图8为将构成衰减机构的弯曲状部件组合的图；图9为表示弯曲状部件的图；图10为将上部结构和底部结构与弯曲状部件连接的连接板的安装图；图11为弯曲状部件与连接板的安装图；图12A为另一形式的衰减机构(阻尼器)的纵向剖开的正视图；图12B为图12A的衰减机构(阻尼器)的平面图；图13A为在4边形的连接板上，呈放射状设置弯曲状部件的形式的衰减机构(阻尼器)的平面图；
图13B为在5边形的连接板上，呈放射状设置弯曲状部件的形式的衰减机构(阻尼器)的平面图；图14A为在6边形的连接板上，呈放射状设置弯曲状部件的形式的衰减机构(阻尼器)的平面图；图14B为在7边形的连接板上，呈放射状设置弯曲状部件的形式的衰减机构(阻尼器)的平面图；图15为在8边形的连接板上，呈放射状设置弯曲状部件的形式的衰减机构(阻尼器)的平面图；图16A为表示平行地设置2个或以上的弯曲状部件，构成1组弯曲状部件组件，按照等角间距，设置多组弯曲状部件组件的形式的衰减机构(阻尼器)的平面图；图16B为表示按照弯曲状部件不相对上部结构，或底部结构物突出的方式的衰减机构(阻尼器)的平面图；图17A为优选的弯曲状部件的透视图；图17B为图17A的弯曲状部件的平面图；图17C为图17A的弯曲状部件的正视图；图18为表示设置于隔离器的外周的衰减机构的弯曲状部件的图；图19为隔离器中的与上部结构和底部结构的连接板，以及弯曲状部件的安装图；图20为表示安装于隔离器的连接板上的弯曲状部件的图；图21为设置于隔离器的连接板上的弯曲状部件的组合图；图22为设置于隔离器的连接板上的弯曲状部件的组合图；图23为设置于隔离器的连接板上的弯曲状部件的组合图；图24为针对中间层抗震，在柱的途中成一体设置的隔离器与衰减机构的图；图25为针对中间层抗震，在柱的途中成一体设置的隔离器与衰减机构的图；图26A为弯曲状部件的平面图；图26B为弯曲状部件的正视图；
图26C为弯曲状部件的后方透视图；图26D为表示图26A～26C的弯曲状部件变形时的恢复特性的图；图26E为表示图26A～26C的弯曲状部件变形时的恢复特性的图；图27A为按照对弯曲状部件中的各部分标注名称的方式表示的侧视图；图27B为按照对弯曲状部件中的各部分标注名称的方式表示的正视图；图28A为表示用于恢复特性、加作用方向与屈服剪切力和刚度的实验中的弯曲状部件的图；图28B为表示用于恢复特性、加作用方向与屈服剪切力和刚度的实验中的弯曲状部件的图；图28C为表示采用图28A，图28B的弯曲状部件而进行的恢复特性的实验结果的图；图28D为表示采用图28A，图28B的弯曲状部件而进行的恢复特性的实验结果的图；图28E为表示采用图28A，图28B的弯曲状部件而进行的恢复特性的实验结果的图；图28F为表示采用图28A，图28B的弯曲状部件而进行的力作用方向与屈服剪切力的实验结果的图；图28G为表示采用图28A，图28B的弯曲状部件而进行的刚度的实验结果的图；图29A为表示对疲劳特性造成影响的弯曲状部件的变形的各种状态的说明图；图29B为表示对疲劳特性造成影响的弯曲状部件的变形的各种状态的说明图；图30A为表示用于力作用方向和振幅与断裂位置的实验的弯曲状部件的图；图30B为表示用于力作用方向和振幅与断裂位置的实验的弯曲状部件的图；
图30C为表示弯曲状部件中的断裂位置的图；图30D为表示采用图30A，图30B的弯曲状部件而进行的变形方向和断裂位置的实验结果的图；图31为表示抗震建筑物的地震时的最大相对变形的调查结果的图；图32A为表示用于弯曲状部件的直线变形与疲劳特性的实验的弯曲状部件的图；图32B为表示用于弯曲状部件的直线变形与疲劳特性的实验的另一弯曲状部件的图；图32C为表示采用图32A，图32B的弯曲状部件而进行的弯曲状部件的直线变形与疲劳特性的实验结果的图；图33为表示图32的疲劳实验结果的变形振动与断裂次数之间的关系的图；图34A为表示拆下按照将本发明的变形形式的抗震装置的前面侧的弯曲状部件的正视图；图34B为图34A的抗震装置的平面图；图35A为表示采用基本为5边形的连接板，呈平面放射状设置弯曲状部件的抗震装置的变形形式的平面图；图35B为表示采用基本为6边形的连接板，呈平面放射状设置弯曲状部件的抗震装置的变形形式的平面图；图36A为表示采用基本为7边形的连接板，呈平面放射状设置弯曲状部件的抗震装置的变形形式的平面图；图36B为表示采用基本为8边形的连接板，呈平面放射状设置弯曲状部件的抗震装置的变形形式的平面图；图37为表示本发明的抗震装置的变形形式的图，其为表示平行地设置2个或以上的弯曲状部件，构成1组的弯曲状部件组件，以等角间距设置多组的弯曲状部件组件的形式的平面图；图38A为用于逐渐增加力试验的衰减机构(抗震阻尼器)的疲劳特性实验的试验体的简要平面图；图38B为表示图38A中的A方向的逐渐增加力试验的衰减机构(抗震阻尼器)的疲劳特性的滞后曲线；图38C为表示图38A中的B方向的逐渐增加力试验的衰减机构(抗震阻尼器)的疲劳特性的滞后曲线；图39为表示弯曲状部件7的反复振幅与断裂次数的疲劳曲线的曲线图；图40A为表示用于逐渐增加力试验的衰减机构(抗震阻尼器)的疲劳特性试验的试验体的简要平面图；图40B为表示图40A中的A方向的逐渐增加力试验的衰减机构(抗震阻尼器)的疲劳特性的滞后曲线；图40C为表示图40A中的B方向的逐渐增加力试验的衰减机构(抗震阻尼器)的疲劳特性的滞后曲线。
具体实施例方式
(第1实施例)图6表示本发明的实施例。在本实施例中，在夹设有隔离器1的上部结构2与底部结构3之间，设置衰减机构6。该衰减机构6，采用多个图7所示那样的，由弹塑性材料成形为基本U字形的弯曲状部件7，按照呈圆形的方式，将它们呈提灯状组合，图8所示线对称那样的，将2个弯曲状部件对合而形成一组组件，采用多组这样的组件来设置。弯曲状部件7如图9所示那样，例如，用弹塑性材料，将长度25mm×宽度50mm的长方形截面的钢材呈弯曲状成形，根据需要，在成形后，进行热处理，去除残留变形。将相应的弯曲状部件7的一端的安装部8固定于上部结构2上，将另一端的安装部9固定于底部结构3上。
另外，在实际上将本发明的衰减机构安装于结构物上而使用的场合，不直接在上部结构2和底部结构3上安装弯曲状部件的端部8和9，而是如图10那样，在上部结构2和底部结构3上，预先安装连接板10，如图11所示那样，在开设于连接板10中的安装孔(阴螺纹孔)11中，通过螺栓13，将开设于弯曲状部件7的端部8和9中的安装孔12固定。由此，在于上部结构2和底部结构3上安装弯曲状部件7的场合，如果将螺栓13紧固，则可容易安装。另外，用于与上部结构2和底部结构3连接的装置仅仅为连接板10，固定端部的装置为最小，可降低制造成本。
此外，在吸收地震能量，疲劳损伤严重的场合，在因使用中的事故造成的弯曲状部件7的破损，必需更换弯曲状部件7的场合，可仅仅单独地拆下打算更换的弯曲状部件7，此外，更换作业也可通过螺栓13的拆下和紧固而进行，作业容易，可将更换施工费用抑制在较低程度。
(变形形式)下面参照图17，对本发明的衰减机构(抗震阻尼器)6中所采用的，由弹塑性材料成形为基本U字形的弯曲状部件7的更优选的形式进行描述。
该弯曲状部件7中的顶部板17和底部板18是平行的，另外，该弯曲状部件7中的顶部板17和底部板18以及将它们连接成一体的弯曲连接板19呈相对这些部件的宽度方向的中心轴线C，保持对称的形状，并且，上述顶部板17与底部板18和连接它们的弯曲连接板19呈相对弯曲状部件7的中间的横向中心轴线B，保持上下对称的形状。通过形成这样的弯曲状部件7的形状，地震时的弯曲状部件7和衰减机构(抗震阻尼器)的变形对称地变化，残余变形不偏向一个方向，为沿相同方向发生的变形，即使在该情况下，刚度，屈服剪切力能量吸收量相对当初的值，未减少。
在与前述实施例相反，弯曲状部件7中的顶部板17和底部板18以及连接它们的弯曲连接板19呈相对这些部件的宽度方向的中心轴线C，保持非对称的形状的场合，由于地震时的弯曲状部件和衰减机构(抗震阻尼器)的变形不对称地变化，残余变形偏向一个方向，故不优选采用该方式。另外，如上述本发明的那样，通过形成与中心轴线B、C保持对称的形状，即使在装配时，倒置地设置弯曲状部件7的情况下，仍可形成正常的设置状态，可以没有安装错误地构成。另外，除了弯曲状部件7中的安装端部以外的弯曲状部件7的中间部分和前端部按照变形不受到约束的方式，设置于与连接板10(14)和上部结构物2与底部结构物3离开的位置，虽然这一点在本发明的各实施例中是共同的。
另外，弯曲状部件7中的前端部宽度W1小于弯曲状部件7中的顶部板17和底部板18的基端侧的端部宽度W2，并且弯曲状部件7的前端部宽度W1和端部宽度W2为大于弯曲状部件7的板厚T的尺寸。如果象这样，弯曲状部件7中的前端部宽度W1与端部宽度W2和板厚T之间的尺寸关系为W2＞W1＞T，则即使在顶部板17和底部板18，以及连接它们的弯曲连接板19沿面外方向发生变形的情况下，在塑性变形时，不留有残余变形，由此，也不产生扭转，衰减机构(抗震阻尼器)6的性能变化小。与此相反，如果为W2＜T，并且W1＜T的尺寸关系，则在顶部板17和底部板18和连接它们的弯曲连接板19发生面外方向的变形的场合，具有在塑性变形时，留有残余变形，发生扭转的危险，由此，衰减机构(阻尼器)的性能改变，因此，最好不采用该方式。
此外，在实施前述实施例和后述的实施例时，在使全部的弯曲状部件7的外部形状按照相同的形状变化，形成新的性能的弯曲状部件7的场合，如果按照以相似原理，形成相似形状的方式，设定各弯曲状部件7的外部形状，则衰减机构(抗震阻尼器)6的性能(衰减机构的屈服剪切力、变形性能、能量吸收量、疲劳特性等)也按照相似原理而变化。由此，在要求必要的特定的衰减机构(抗震阻尼器)6的性能的场合，构成满足该性能的衰减机构(抗震阻尼器)6的弯曲状部件7的尺寸形状可容易利用相似原理而确定。
在设置多个构成衰减机构6的弯曲状部件7的场合，如图12所示的那样，也可将一个弯曲状部件7作为一组，按照等角度间距设置，例如，既可如图12B所示的那样，在连接板10的各边，按照弯曲状部件7的中心轴线C基本平行的方式设置，并且按照弯曲状部件7的安装端部位于连接板10中的各角部附近的方式，以90度间距呈放射状设置，也可如图13A所示的那样，按照弯曲状部件7的端部位于连接板10的各角部附近，并且弯曲状部件7的中心轴线C朝向连接板10的中心的方式呈放射状设置。另外，在图12A中，假定上部结构2和底部结构3为混凝土结构的场合，该图表示通过焊接等方式，将柱式螺栓22固定于连接板10上的状态。在上部结构2和底部结构3为钢制的场合，通过适当的螺栓，或焊接等方式，进行固定。
在图12A所示的形式中，弯曲状部件7的两端部，隔着具有螺栓孔的面板21，该两端部分别通过螺栓13固定于连接板10上。上述面板21象这样构成，即，其采用与弯曲状部件7的安装端部的形状基本相同的钢板，通过夹设该面板21，即使在弯曲状部件7稍稍发生变形的情况下，顶部板17与上部结构2接触，底部板18与底部结构3接触，弯曲状部件7的变形不受到约束。于是，在弯曲状部件7中的顶部板17与上部结构2之间，以及在弯曲状部件7中的底部板18与底部结构3之间，设置有更大的间隙G。如本实施例那样，通过连接板10，或连接板10与面板21的板厚尺寸，即使在上部结构2的底面，或底部结构3的顶面为平坦面的情况下，形成上述间隙G，不对弯曲状部件7的横向变形进行约束，这一点在前述和后述的全部的实施例，为共同的方案。
另外，也可如图13B，图14A，图14B所示的那样，作为5边形～7边形的连接板10，也可以与连接板10的各边垂直地交叉的那样，将弯曲状部件7的安装端部安装于连接板10上并呈放射状设置。另外，还可如图15所示的那样，形成8边形，或由虚线表示的4边形的连接板10，按照与连接板10的各边垂直地交叉的方式设置弯曲状部件7，或者，也可为由虚线表示的4边形的连接板10的形状。此外，图13～图16所示的实施例的正视图与图13A相同，省略这些附图的正视示。
此外，也可如图16A所示的那样，2个或以上的弯曲状部件7间隔开地，或接近地平行设置，作为一组的弯曲状部件组件20，以等角间距，象上述各实施例那样，设置多组的弯曲状部件组件20。如果象这样为平行接近地设置2个或以上的弯曲状部件7，形成一组弯曲状部件组件，则与针对一个弯曲状部件7，呈放射状设置的场合相比较，可有效地设置多个弯曲状部件7，可提高衰减机构(抗震阻尼器)6的性能。
另外，也可如图16B所示的那样，由于弯曲状部件7未从上部结构(上部结构物)2的底部角部，或底部结构(底部结构物)3的上部角部的平面轮廓形状突出，故可以将一个弯曲状部件7，或2个或以上的弯曲状部件7形成一组的弯曲状部件组件20，以适当数量(或组数)，按照适当的间距设置于连接板10上。
在象这样设置弯曲状部件7的场合，还可将由至少1个或以上的弯曲状部件7成组地形成的弯曲状部件组件20在平面上，以等角间距设置。
象前述那样，如果以等角间距，设置弯曲状部件7，则由于在地震时，衰减机构(阻尼器)6从水平方向的360度的全部方向发生变形，故在弯曲状部件7按照没有水平方向的特定的方向性的方式沿水平方向的任何的方向均承受地震时的水平力的场合，可保持一定的衰减机构6的上述的性能(衰减机构的屈服剪切力、变形性能、能量吸收量、疲劳性能等)。
作为表现图12～图16所示的形式的恢复特性和疲劳特性的特征的滞后曲线的代表形式，关于图12所示形式的衰减机构6，图38A所示的箭头A方向和B方向的逐渐增加力试验结果分别在图38B和图38C表示。另外，图39表示图17所示的弯曲状部件7的反复振幅和断裂次数的疲劳曲线。由于图38B和图38C表示基本相同的曲线，故知道恢复特性没有方向性。另外知道，呈现较高的断裂次数。
(第2实施例)图18表示本发明的实施例。本实施例为下述抗震装置，其中，在夹设于上部结构2和底部结构3之间的隔离器1的外周，设置构成衰减机构6的弯曲状部件7，隔离器1与弯曲状部件7成一体地设置。如图19所示的那样，在连接隔离器1，与上部结构2和底部结构3的隔离器的连接板14的外周，2个或以上的多个呈弯曲状由弹塑性材料形成的弯曲状部件7呈图20和图21所示的那样的圆形，以等角间距设置，呈提灯状组合，或如图22和图23所示的那样，使2个弯曲状部件7以线对称的方式对合，由此形成1组，将该多组组件设置于隔离器1的外周。在将弯曲状部件的端部安装于连接板14上的过程中，通过螺栓13，将开设于该弯曲状部件7的端部8和9中的安装孔12，固定于开设于连接板14中的安装孔15上。
由此，在上部结构2和底部结构3之间较宽的空间内，隔离器1和衰减机构6分别并列地设置的场合，各自占有上述空间的面积，抗震装置所占的面积较大，但是，通过将隔离器1和衰减机构6形成为一体，可减小在上部结构2和底部结构3之间较宽的空间的占有面积。
另外，由于通过使隔离器1和衰减机构6形成为一体，安装于上部结构2和底部结构3上的部分的个数减少，故安装部分的施工，安装用的装置，例如，连接板10减少，可降低施工工程费用。
此外，就在图24和图25所示那样的建筑物柱16的途中，设置空间，插入隔离器1，形成抗震的中间层抗震来说，在该隔离器1的外周，象图20和图21，图22和图23那样，设置弯曲状部件7，将隔离器1和衰减机构6一体地配置。即使在，建筑物中的柱的根数确定，隔离器1的安装个数和部位也必然确定的限定的情况下，仍可成一体地安装隔离器1和衰减机构6。另外，在中间层抗震中，即使在抗震装置没有按照在柱16的外周的外侧伸出的方式设置的情况下，仍可通过如图25那样，设置弯曲状部件7，由此，可在有限的空间中，设置隔离器1和衰减机构6。
(变形形式)图34～图37表示下述抗震装置的变形形式，其中，在隔离器1的外周，设置构成衰减机构6的弯曲状部件7，隔离器1与具有弯曲状部件7的衰减机构6成一体地设置，在图34的实施例中，切除矩形的连接板14的角部，形成短边，并且形成整体基本呈矩形的连接板14，按照弯曲状部件7的端部与上述角部端边垂直地设置的方式呈放射状配置该弯曲状部件7。图35A～图36B为下述形式，其中，在由基本呈5边形～8边形的板体形成的连接板14上，呈放射状设置弯曲状部件7，并且按照与将其端部切除的角部短边垂直地设置的方式，呈放射状配置该部件7。此外，图35～图37所示的实施例的正视图与图34A相同，其图示省略。
此外，可按照下述方式构成，即，弯曲状部件7的两端部，隔着具有螺栓孔的面板21，分别通过螺栓13固定于连接板14上，与图12A所示的形式相同，通过夹设采用与弯曲状部件7的安装端部的形状基本相同的钢板的面板21，即使在弯曲状部件7稍稍变形的情况下，顶部板17与上部结构2接触，底部板18与底部结构3接触，弯曲状部件7的变形不受到约束。
图37表示下述代表性形式，在该形式中，平行地设置2个或以上的弯曲状部件7，并且构成以其为一组的弯曲状部件组件20，多个该弯曲状部件组件20以等角间距设置。
另外，在图37所示的形式中，作为平行地设置2个弯曲状部件7的一组弯曲状部件组件20，其为下述形式，其中，以90度的等角间距，在8边形的连接板14中的每次隔一条边的相应边上，共设置4组弯曲状部件组件20。如果象这样，将2个或以上的弯曲状部件7间隔开地，或接近地平行设置，构成一组弯曲状部件组件，由于与图16所示的形式相同，即使在较窄的连接板14中，仍可有效地设置弯曲状部件7，故可提高衰减机构(抗震阻尼器)6的性能。
作为采用图17所示的形式的弯曲状部件7，表现图34～图37所示的抗震装置的恢复特性的特征的滞后曲线的代表性形式，图40B和图40C分别表示图40A所示的箭头A方向和B方向的逐渐增加力试验结果。由于图40B和图40C表示基本相同的曲线，故知道，恢复特性没有方向性。
按照本发明的抗震装置，与过去的抗震装置相比较，具有下述这样的优点。
(1)本发明，通过呈弯曲状形成由弹塑性材料构成的部件，可使地震时的水平变形造成的弯曲状部件的弯曲应力达到最大的点根据水平变形量的变化而在部件内移动。另外，通过使弯曲状部件的截面形状和部件形状变化，根据地震时的水平变形，可使在弯曲状部件中产生的应力，变形不会集中地累积于位于部件内的某一部分。
由此，可将部件中的发生变形的部分分散于整个部件中，可通过扩大塑性化范围，有效地使用整个部件，吸收地震能量。
(2)因地震时的水平变形而产生的部件的端部之间的距离的伸长产生拉伸应力和变形，但是，可通过弯曲部呈直线状延伸而减小上述拉伸应力和变形。另外，由于通过部件的形状本身吸收水平变形造成的部件的伸长，拉伸应力，故不必使端部按照固定条件，形成机械性的复杂的结构，容易制造装置，还具有经济的效果。
(3)在形成弯曲状部件的弹塑性材料为钢材的场合，由于弯曲状的形状并不是三维的复杂的形状，故可通过冷冲压方式，高精度地加工弯曲部，制造弯曲状部件。由此，弯曲状部件的制造步骤容易，具有经济的效果。
(4)由于弯曲状部件中的顶部板和底部板，以及连接它们的弯曲连接板呈相对这些部件的宽度方向的中心轴线C，保持对称的形状，并且弯曲状部件呈相对弯曲连接板中间的横向中心轴线，保持上下对称的形状，故地震时的弯曲状部件和衰减机构(阻尼器)的变形对称地变化，残余变形不偏向一个方向，为沿相同方向发生的变形，即使在该情况下，刚度，屈服剪切力能量吸收量相对当初值，不减小。
(5)由于弯曲状部件中的前端部宽度W1与端部宽度W2和板厚T之间的尺寸关系为W2＞W1＞T，故即使顶部板和底部板，以及连接它们的弯曲连接板沿面外方向发生变形的情况下，横向挠曲仍难于产生，在塑性变形时，不留有残余变形，由此，也不产生扭转，衰减机构(阻尼器)的性能变化小。
(6)由于在按照相同的形状，使全部的弯曲状部件的外部形状变化，形成新的性能的弯曲状部件的场合，按照以相似原理，形成相似形状的方式，设定各弯曲状部件的外部形状，故衰减机构(阻尼器)的性能(衰减机构的屈服剪切力、变形性能、能量吸收量、疲劳特性等)也按照相似原理而变化。由此，在要求必要的特定的阻尼器的性能的场合，构成满足该性能的衰减机构(阻尼器)的弯曲状部件7的尺寸形状可容易利用相似原理而确定。
(7)由于由至少1个或以上的弯曲状部件成组地形成的弯曲状部件组件在平面上以等角间距设置，故在地震时，衰减机构(阻尼器)从水平方向的360度的全部方向发生变形，由此，在弯曲状部件7以等角度间隔配置，按照没有水平方向的特定的方向性的方式，沿水平方向的任何的方向，均承受地震时的水平力的场合，可保持一定的衰减机构的上述的性能(衰减机构的屈服剪切力、变形性能、能量吸收量、疲劳性能等)，另外，如果采用按照平行地接近的方式设置2个或以上的弯曲状部件的弯曲状部件组件以等角间距而设置的形式，则可有效地设置多个弯曲状部件。
(8)通过将抗震装置与隔离器形成一体，可使抗震装置与隔离器的占有面积减少。另外，由于用于安装于对于抗震装置与隔离器的相应部件是必要的上下部结构上的安装部分，施工减少，故还具有使施工费用减少，经济的效果。
(9)本发明，通过形成弯曲状部件中的端部宽度与前端宽度的比在大于1，小于2的范围内，弯曲状部件的直线部长度在10～70cm的范围内，弯曲状部件中的弯曲部长度与该部件的板厚的比大于2.5的弯曲状部件，可改善到目前知道的弯曲状部件在地震时沿任意方向水平地变形的场合中性状的方向性的差，可获得相对任何的方向均保持稳定的恢复力特性。另外，可有效地使弯曲状部件整体发生塑性变形，可针对设计要求，没有浪费地，有效地形成弯曲状部件。
权利要求
1.一种塑性滞后型的抗震装置，该抗震装置具有金属板与弹性体交替地叠置而形成的隔离器，和衰减机构，在该衰减机构中，由弹塑性材料形成的，多个宽度大于板厚的弯曲状部件的两端部分别固定于上部结构和底部结构上，并且上述弯曲状部件中的除了两端部以外的中间部分按照与上部结构和底部结构离开的方式设置。
2.根据权利要求1所述的抗震装置，其特征在于弯曲状部件中的顶部板和底部板以及连接这些部件的弯曲连接板呈相对这些部件的宽度方向的中心轴线，保持对称的形状，并且弯曲状部件呈相对弯曲连接板中间的横向中心轴线，保持上下对称的形状。
3.根据权利要求1或2所述的抗震装置，其特征在于弯曲状部件的宽度是变化的。
4.根据权利要求1～3中的任何一项所述的抗震装置，其特征在于弯曲状部件中的前端部宽度W1与端部宽度W2和板厚T之间的尺寸关系为W2＞W1＞T。
5.根据权利要求1～4中的任何一项所述的抗震装置，其特征在于在按照相同的形状，使全部的弯曲状部件的外部形状变化，形成新的性能的弯曲状部件的场合，按照以相似原理，形成相似形状的方式，设定各弯曲状部件的外部形状。
6.根据权利要求1～5中的任何一项所述的抗震装置，其特征在于由至少1个或以上的弯曲状部件成组地形成的弯曲状部件组件在平面上，以等角间距设置。
7.根据权利要求1～6中的任何一项所述的塑性滞后型的抗震装置，其特征在于具有下述的弯曲状部件，其中，弯曲状部件的端部宽度与前端宽度的比在大于1，小于2的范围内，弯曲状部件的直线部长度在10～70cm的范围内，弯曲状部件的弯曲部长度与该部件的板厚的比大于2.5。
8.根据权利要求1～7中的任何一项所述的抗震装置，其特征在于，在设置于上部结构和底部结构之间的隔离器的外周部，按照固定于与隔离器和上部结构，底部结构连接的连接板上的方式设置由弹塑性材料形成的多个弯曲状部件的两端部。
全文摘要
一种塑性滞后型的抗震装置，该抗震装置具有金属板与弹性体交替地叠置而形成的隔离器(1)，与由弹塑性材料形成的，多个宽度大于板厚的弯曲状部件(7)，该弯曲状部件的两端部(8，9)分别固定于上部结构(2)和底部结构(3)上，上述弯曲状部件(7)中的除了两端部(8，9)以外的中间部分按照与上部结构(2)和底部结构(3)离开的方式设置。
文档编号F16F15/02GK1550619SQ20031010313
公开日2004年12月1日 申请日期2003年10月31日 优先权日2003年5月16日
发明者佐伯英一郎, 渡边厚, 铃木一弁, 弁 申请人:新日本制铁株式会社