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シンプルな構造で、地震の揺れに強い。それが「レンズ型制震ダンパー」です。

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プレスリリースPRESS RELEASE

レンズ型せん断パネルダンパーの評価取得(2012年9月26日)

レンズ型せん断パネルダンパーの評価取得
−エネルギー吸収能力に優れた弾塑性ダンパー−


 日本鋳造株式会社(社長:岩波秀樹)、飛島建設株式会社(社長:伊藤寛治)、鉄建建設株式会社(社長:橋口誠之)、の3社は、平成24年6月に(財)日本建築センターより、建築物の耐震補強に用いる制震装置『レンズ型せん断パネルダンパー』の評定(BCJ評定-ST0206-01)を取得しました。
 レンズ型せん断パネルダンパー(図−1、写真−1)は、通常使用されている鋼材より変形能力が高い低降伏点鋼材を使用するとともに、中心部を凹型レンズ状に加工したレンズ型パネルであり、地震エネルギーの吸収能力に優れた繰返しに強い弾塑性ダンパーです。また本ダンパーは、減衰力を240kNから1190kNの範囲で自由に調整して設計することができ、標準タイプとして8種類を用意しています。
 今後、耐震補強を必要とする首都圏の緊急輸送道路沿い建物や中層の鉄骨造建物、新耐震建物の揺れ低減対策など、本ダンパーのエネルギー吸収能力に優れているという特徴を活かした建物の耐震補強に適用していく予定です。

背景

 鋼材を使用した弾塑性ダンパーは、材料を塑性化させることにより、地震時に発生する振動エネルギーを変形や熱に変換して吸収します。材料を塑性化させてエネルギーを吸収する身近な例としては、クリップを指で素早く折り曲げを繰り返していると大きな変形に伴い熱が発生し、やがて切れてしまいます。この現象が振動エネルギーの熱変換です。
一般的な弾塑性ダンパーは、許容できる繰返し変形回数があり、本震余震などを含め繰り返し起こる地震に対しては、交換することを前提としています。
 また、2011年東北地方太平洋沖地震のような長時間地震動では、一般的な弾塑性ダンパーは、部材の繰り返し変形回数が進んで許容値を超えてしまい、長時間の地震エネルギーを吸収しきれないことが懸念されます。

レンズ型せん断パネルダンパーの特徴


 ・材料は低降伏点鋼材を使用します

 せん断パネルの鋼材は、国土交通省大臣認定を取得している低降伏点鋼材LY100、LY225を使用しています。この低降伏点鋼材は、添加物を低減した純鉄に近い鋼材で、一般構造用鋼材に比べ降伏強度が低く、塑性変形能力が極めて高いという性能を有しています。
低降伏点鋼材のせん断変形による塑性化により、地震エネルギーを吸収し、地震による建物の変形を低減します。

  ・パネル中央部を凹レンズ状に加工しています

 低降伏点鋼材の鋼板を図−1に示すように、パネル中央部を凹型レンズ状の球面加工を施しています。
板状のままでは地震力が加わるとフィレット部分(図−1 Rの部分)に応力が集中してしまいますが、パネル中央部を凹型レンズ状とすることによりパネル中央部が塑性化しやすくなり、パネルに生じる応力の均衡化が図られます。(図−2)
 図−2は、色が赤くなるほど塑性化が進んでいる部分を示します。凹型レンズの方が板材のみの場合より、レンズの中心からフィレットの位置に掛けて、パネル全体が塑性化している様子が分かります。
 つまり、レンズ状に加工することにより、鋼材の持つ塑性変形能力を充分に発揮し、地震エネルギーの吸収能力を高めることができます。その結果、本震余震などを含め繰り返し起こる地震に対して、ダンパーの交換時期を延伸することができます。


 ・減衰力を自由に調整可能

 レンズ型せん断パネルダンパーの減衰力(地震抵抗力)は、板材の厚さを自由に調整(厚さ12mm〜24mm)することができるので、減衰力を240kN〜1190 kNの範囲で任意に設定して、設計することが可能です。
パネル形状を4種類、低降伏点鋼材の材種を2種類(LY100、LY225)とし、形状と減衰力の組み合わせにより、標準タイプとして合計8種類のレンズ型せん断パネルダンパーを用意しています。

取付け例

 

今後の展開

 開発したレンズ型せん断パネルダンパーは、今後発生する大地震に対して、耐震補強を必要とされる首都圏の緊急輸送道路沿いで間口が1スパンの建物や、中層の鉄骨造事務所ビルなどに採用の予定です。また、図-3のように南面の補強などで従来型の耐震補強ではブレースが邪魔になるような建物、新耐震建物の揺れ低減対策への適応など、本ダンパーのエネルギー吸収能力に優れているという特徴を活かし、建物の耐震補強に適用していく予定です。

※レンズ型せん断パネルダンパーは、日本鋳造株式会社、飛島建設株式会社、鉄建建設株式会社の3社共同で特許出願しています。

お問い合わせ

日本鋳造株式会社 エンジニアリング事業部営業部
〒210−9567 神奈川県川崎市川崎区白石町2−1   TEL 044(322)3760
飛島建設株式会社 建設事業本部トグル事業部
〒213−0012 神奈川県川崎市高津区坂戸3−2−1 KSP  TEL044(829)6737
鉄建建設株式会社 建築本部建築営業部
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