JP2011214309A - 接合部の制振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】構造体が損傷することを回避することが可能な接合部の制振構造を提供する。
【解決手段】互いに接合しようとする２つの鉄骨部材、及び、前記２つの鉄骨部材を重ね合わせた部位を圧接する圧接力を付勢する圧接力付勢部材を有し、前記２つの鉄骨部材が相対移動するときに発生する減衰力により前記相対移動を抑制する相対移動抑制機構と、前記２つの鉄骨部材が相対移動したときに前記相対移動を助長して前記減衰力を打ち消す方向に力を付与する相対移動助長機構と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、相対変位可能な２つの部材の接合部の制振構造に関する。

相対変位可能な２つの部材としては、例えば建物の上下に位置し互いに相対移動する階層が挙げられる。このような、建物の一部の階層には、揺れ等に対する補強部としてトラス構造部が設けられており、トラス構造部の、例えば下弦材の一部に摩擦力を発生させて建物の制振を行う摩擦ダンパーが設けられているものがある。摩擦ダンパーは、層間などにおいて、互いに相対移動する一方の部材に設けられた滑り材と、他方の部材に設けられた相手板とが、互いに所定の圧接力で圧接された状態で２つの部材が接合されており、２つの部材が相対移動して滑り材と相手板とが摺動する際に、建物の層間変位の振幅によらずほぼ一定の摩擦力を生じる。そして、この摩擦力を減衰力としてエネルギーを吸収して建物の揺れを低減する接合部の制振構造が知られている（特許文献１参照）。

特開２００９−００２１１８号公報

しかしながら、このような従来型の摩擦ダンパーには、次のような問題がある。
大地震時の最大層間変位時には、建物等の構造体自身が大きく変形していることから、建物には大きな内力が生じている。このような時に、更に大きな外力が変形方向と逆向きに付与されると、その分だけ、更に内力が拡大して構造体の破壊限界強度に至り易くなる。上記摩擦ダンパーの減衰力は、変形方向と逆向きの外力として作用し、また、層間変位の大きさによらず常にほぼ一定の減衰力を発生する。つまり、上述の摩擦ダンパーを備えた構造体は、最大層間変位時の厳しい内力下においても、大きな減衰力が加えられることになり、その場合、構造体の破壊限界強度の大きさによっては建物が破損してしまう虞があるという課題がある。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、構造体が損傷することを回避することが可能な接合部の制振構造を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明の接合部の制振構造は、互いに接合しようとする２つの鉄骨部材、及び、前記２つの鉄骨部材を重ね合わせた部位を圧接する圧接力を付勢する圧接力付勢部材を有し、前記２つの鉄骨部材が相対移動するときに発生する減衰力により、前記相対移動を抑制する相対移動抑制機構と、前記２つの鉄骨部材が相対移動したときに前記相対移動を助長して前記減衰力を打ち消す方向に力を付与する相対移動助長機構と、を有することを特徴とする接合部の制振構造である。

２つの鉄骨部材の間で相対移動が生じると、２つの鉄骨部材が取り付けられている構造物の各部位には内力が生じる。このような内力は、２つの鉄骨部材が取り付けられている部位にも作用しており、相対移動量が大きな場合ほど大きな内力が作用する。また、２つの鉄骨部材が相対移動するときに発生する減衰力により、相対移動を抑制する相対移動抑制機構が設けられていると、２つの鉄骨部材の間で相対移動し、減衰力が生じると、２つの鉄骨部材が取り付けられている部位には、減衰力が外力として作用する。特に、大きな振動のエネルギーを吸収すべく相対移動抑制機構が設定されている場合には、より大きな外力が作用する。上記接合部の制振構造は、相対移動抑制機構とともに相対移動助長機構が設けられているので、２つの鉄骨部材が相対移動したときに相対移動が助長されて前記減衰力を打ち消す方向に力が付与されるので、相対移動抑制機構による減衰力の発生を抑えることが可能である。このため、相対移動により内力が生じている、２つの鉄骨部材が取り付けられている部位に作用する外力を小さく抑えることにより、２つの鉄骨部材が取り付けられている構造体が損傷を受けることを回避することが可能である。

かかる接合部の制振構造であって、前記２つの鉄骨部材のうちの他方の鉄骨部材を押圧する押圧力を付勢する押圧力付勢部材と、前記押圧付勢部材により付勢されて移動し、前記他方の鉄骨部材を押圧する押圧部材と、を有し、前記他方の鉄骨部材は、前記押圧部材と接触する接触部を有し、前記２つの鉄骨部材が相対移動したときに、前記押圧部材が前記接触部を、前記他方の鉄骨部材が相対移動した方向に付勢する付勢力が発生することが望ましい。
このような接合部の制振構造によれば、２つの鉄骨部材が相対移動したときには押圧部材が接触部を押圧して、他方の鉄骨部材が相対移動した方向に付勢する付勢力が発生するので、この付勢力が相対移動抑制機構にて発生する減衰力を打ち消す方向に作用する。このため、２つの鉄骨部材が取り付けられている部位に作用する外力を小さく抑えることが可能である。よって、２つの鉄骨部材が相対移動するだけで、２つの鉄骨部材が取り付けられている部位に作用する力を低減することが可能である。

かかる接合部の制振構造であって、前記押圧力は、前記相対移動方向と交差する交差方向に作用し、前記２つの鉄骨部材が相対移動しないときには、前記押圧部材は前記接触部を前記交差方向に押圧することが望ましい。
このような接合部の制振構造によれば、押圧力付勢部材の押圧力は、相対移動方向と交差する交差方向に作用しているので、２つの鉄骨部材が相対移動しないときには、相対移動方向と交差する交差方向に押圧部材が他方の鉄骨部材の接触部を押圧する。このため、２つの鉄骨部材が相対移動しないときには、押圧力付勢部材の付勢力は他方の鉄骨部材に対し相対移動方向には作用しないので、押圧力付勢部材の付勢力により相対移動が生じたり、助長されることはない。

かかる接合部の制振構造であって、前記押圧部材と前記接触部とが接触する接触面は、所定の摩擦係数に設定されていることが望ましい。
このような接合部の制振構造によれば、押圧部材と接触部とが接触する接触面が所定の摩擦係数に設定されているので、設定された摩擦係数に応じて、減衰力を打ち消す方向に作用する所望の付勢力に調整することが可能である。

かかる接合部の制振構造であって、前記押圧部材と前記接触部とが接触する接触面は、前記相対移動量に伴って傾斜具合が変化する傾斜が設けられていることが望ましい。
このような接合部の制振構造によれば、押圧部材と接触部との接触面に設けられている傾斜は相対移動に伴って傾斜具合が変化するので、相対移動により発生する減衰力を打ち消す方向に作用する付勢力を相対移動量に伴って相違させることが可能である。

かかる接合部の制振構造であって、前記傾斜は、前記相対移動量が大きくなるにつれて、前記相対移動方向と前記接触面とがなす角度が大きくなることが望ましい。
相対移動助長機構を備えていない場合には、相対移動量が大きくなると２つの鉄骨部材が取り付けられている部位に内力が生じるとともに、相対移動にて発生する振動の減衰力が発生する。上記接合部材の制振構造によれば、相対移動量が大きくなるにつれて、相対移動方向と接触面とがなす角度が大きくなるので、相対移動により発生する減衰力を打ち消す方向に作用する付勢力を、相対移動量に伴って大きくすることが可能である。このため、振動による相対移動が大きく相対移動抑制機構にて発生される減衰力が大きい場合には、相対移動量に応じた、前記減衰力を打ち消す方向に作用する大きな付勢力を発生させることが可能である。

かかる接合部の制振構造であって、前記押圧部材と前記接触部とが接触する接触面は曲面であることが望ましい。
このような接合部の制振構造によれば、押圧部材と接触部とが接触する接触面が曲面なので、２つの鉄骨部材が取り付けられている部位に、摩擦力等による減衰力を打ち消す方向に作用する付勢力を、相対移動量に応じて滑らかに変化させて発生させることが可能である。

かかる接合部の制振構造であって、前記減衰力は、前記２つの鉄骨部材の前記相対移動にて発生する摩擦力であることが望ましい。
このような接合部の制振構造によれば、２つの鉄骨部材の相対移動にて発生する摩擦力により相対移動を抑制させ、振動を減衰させることが可能である。また、減衰力が摩擦力による場合には相対移動量に拘わらずほぼ一定に発生するので、相対変位量が大きく、より大きな外力が作用するときに、相対移動助長機構により相対移動を助長させて減衰力を打ち消す方向に力を付与させることにより、より効果的に構造体が損傷を受けることを回避することが可能である。

本発明によれば、構造体が損傷を受けることを回避することが可能な接合部の制振構造を提供することにある。

本発明に係る接合部の制振構造を建物の柱梁架構のブレースに組み込んだ状態を示す正面図である。 ブレースの分断端部間に介装された摩擦ダンパーの正面図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図である。 摩擦ダンパーに用いられる皿ばねの特性図である。 図５Ａは、柱梁架構において従来の摩擦ダンパーにより減衰力Ｆが付与される力点部位の水平方向の変位と、力点部位に生じる内力の関係を示すグラフである。図５Ｂは、従来の摩擦ダンパーの振動エネルギー吸収履歴特性のグラフである。図５Ｃは、相対移動助長機構により付勢力Ｚが付与される力点部位の水平方向の変位と、力点部位に作用する付勢力Ｚの関係を示すグラフである。図５Ｄは、相対移動助長機構により付勢力Ｚが付与される力点部位の水平方向の変位と、力点部位に作用する付勢力と摩擦ダンパーによる減衰力Ｆとの合力の関係を示すグラフである。図５Ｅは、本実施形態の摩擦ダンパーにより減衰力Ｆが付与される力点部位の水平方向の変位と、力点部位に生じる内力、摩擦ダンパーによる減衰力Ｆ、及び、相対移動助長機構により付勢力Ｚとの合力の関係を示すグラフである。 上分断端部と下分断端部との相対移動量と押圧部と突部の接触面の角度及び相対移動方向に付加される力の関係を説明するための図である。

以下、本実施形態の接合部の制振構造の一例について図を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る接合部の制振構造を建物の柱梁架構のブレースに組み込んだ状態を示す正面図である。図２は、ブレースの分断端部に介装された摩擦ダンパーの正面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。

本発明の接合部の制振構造は、柱梁架構３において柱や梁およびブレース１０などの鉄骨部材同士をボルトで接合し、接合された端部同士の相対移動を抑制する相対移動抑制機構としての摩擦ダンパー機構２０と、当該摩擦ダンパー機構２０に作用して接合された端部同士の相対移動を助長する相対移動助長機構２１とを有している。

本実施形態では、図１に示すように、摩擦ダンパー機構２０及び相対移動助長機構２１をブレース１０に組み込んだ形態を例に挙げて説明する。

ブレース１０は、柱梁架構３の対角方向を架け渡し方向として配置されたＨ型鋼にて構成されている。また、ブレース１０は、その長手方向たる架け渡し方向の略中央の位置において分断されており、分断された端部（以下、分断端部という）１２、１４間には隙間が設けられている。以下の説明においては、上側の分断端部を上分断端部１２とし、下側の分断端部を下分断端部１４として説明する。

図２、図３に示すように、上分断端部１２には、Ｈ型鋼のウェブ１２ａのフランジ１２ｂ間におけるほぼ中央に、架け渡し方向に沿って、長孔でなるボルト挿通孔１２ｃが形成されている。

下分断端部１４には、ウェブ１４ａの両側に、架け渡し方向に沿って上分断端部１２側に突出させて２枚の板部材１４ｄが、ウェブ１４ａを挟むように接合されている。この板部材１４ｄは、上分断端部１２のウェブ１２ａを挟むように、すなわち、上分断端部１２のウェブ１２ａと下分断端部１４のウェブ１４ａとに両面から架け渡されるように配置され、下分断端部１４にのみ溶接されている。このため、上分断端部１２と板部材１４ｄが接合された下分断端部１４とは相対移動可能に構成されている。本実施形態においては、上分断端部１２と一対の板部材１４ｄが接合された下分断端部１４とが２つの鉄骨部材に相当し、上分断端部１２が一方の鉄骨部材に相当し、一対の板部材１４ｄが接合された下分断端部１４が他方の鉄骨部材に相当する。

板部材１４ｄは、上分断端部１２に設けられたボルト挿通孔１２ｃを覆っており、上分断端部１２と板部材１４ｄとが重ね合わせられた際に上分断端部１２に設けられたボルト挿通孔１２ｃと重なる位置にボルト径に相応した円形のボルト挿通孔１４ｃが、架け渡し方向に沿うとともに互いに間隔を隔てて３つ設けられている。

下分断端部１４に設けられた一対の板部材１４ｄのボルト挿通孔１４ｃと、一対の板部材１４ｄ間に介在された上分断端部１２のウェブ１２ａのボルト挿通孔１２ｃとには、ボルト１８が貫通されている。貫通されたボルト１８は、一方の板部材１４ｄから突出した部位にて圧接力付勢部材としての皿ばね積層体３０を貫通し、ワッシャを介してナット１９が螺合されており、他方の板部材１４ｄから突出した部位にもワッシャを介してナット１９が螺合されている。そして、ナット１９を締め込むことにより皿ばね積層体３０が圧縮されて、上分断端部１２のウェブ１２ａと一対の板部材１４ｄとに圧接力が付勢されている。

このため、柱梁架構３に振動が入力されて上分断端部１２と下分断端部１４とに架け渡し方向の相対移動が生じると、ウェブ１２ａと板部材１４ｄとの間にて生じる摩擦力にて相対移動が抑制される摩擦ダンパー機構２０が構成されている。

相対移動助長機構２１は、一対の板部材１４ｄに設けられた接触部としての突部１４ｅと、上分断端部１２のフランジ１２ｂと突部１４ｅとの間に介在された押圧部材１６及び皿ばね積層体３２と、上分断端部１２に設けられ押圧部材１６の移動を案内するガイド部１２ｆとを有している。以下、詳述する。

下分断端部１４の一対の板部材１４ｄには、相対移動方向すなわち架け渡し方向と直交する方向に突出し、外周面の輪郭が円弧状をなす突部１４ｅが形成されている。より具体的には、板部材１４ｄに設けられた各ボルト挿通孔１４ｃの中心を通り架け渡し方向と直交し、上分断端部１２のフランジ１２ｂ側に突出させて突部１４ｅが形成されている。すなわち、各板部材１４ｄには、架け渡し方向に沿う端部にフランジ１２ｂに向かって３カ所ずつ突部１４ｅが設けられており、各板部材１４ｄには合計６カ所に突部１４ｅが設けられている。

上分断端部１２側には、各板部材１４ｄの架け渡し方向に沿う端部に３カ所ずつ設けられた突部１４ｅと各々対向する３つの押圧部１６ｂを有する押圧部材１６が、上分断端部１２のフランジ１２ｂとの間に皿ばね積層体３２を介して設けられている。すなわち、押圧部材１６は、２枚の板部材１４ｄの、架け渡し方向と交差する方向の両側にそれぞれ設けられている。各押圧部材１６は、上分断端部１２のフランジ１２ｂと間隔を隔てて対向する基板部１６ａと、基板部１６ａから突出して下分断端部１４の突部１４ｅと接触して摺動し、外周面の輪郭が円弧状をなす押圧部１６ｂと有している。

上分断端部１２と板部材１４ｄとが重なる方向において、基板部１６ａは、フランジ１２ｂと同じ幅を有し、押圧部１６ｂは、板部材１４ｄと同じ幅を有している。そして、フランジ１２ｂと基板部１６ａとの間に皿ばね積層体３２を介して、押圧部１６ｂを突部１４ｅに接触させた状態では、押圧部１６ｂは基板部１６ａにおけるウェブ１２ａ側に偏らせて設けられている。また、押圧部１６ｂは板部材１４ｄの架け渡し方向に沿う端部に３カ所設けられた突部１４ｅと対向して接触するように、突部１４ｅの架け渡し方向における間隔と同じ間隔にて３カ所設けられている。

基板部１６ａは、３カ所の押圧部１６ｂのうちの両側に位置する押圧部１６ｂより、架け渡し方向に僅かに延出されている。また、上分断端部１２には、基板部１６ａの架け渡し方向の端を、架け渡し方向と直交する方向に案内するガイド部１２ｆが設けられている。このため、押圧部材１６は、ウェブ１２ａに対する架け渡し方向の移動がガイド部１２ｆにより規制されており、架け渡し方向と交差する方向には移動可能に設けられている。そして、押圧部材１６は、各押圧部１６ｂがなす円弧の中心と皿ばね積層体３２の中心とが一致するように、皿ばね積層体３２が３個ずつ介在され、圧縮された皿ばね積層体３２の反力により、押圧部１６ｂが突部１４ｅを押圧するように構成されている。このため、２枚の板部材１４ｄは、各々架け渡し方向と直交する直交方向の両側からウェブ１２ａの幅方向における中央に向かって押圧されている。

本実施形態のブレース１０は、設置状態で、円弧形をなす突部１４ｅ及び押圧部１６ｂと板部材１４ｄに設けられた円形のボルト挿通孔１４ｃの中心とが、架け渡し方向と直交する方向に沿って並ぶように配置されている。すなわち、円弧状をなす突部１４ｅの頂点と円弧状をなす押圧部１６ｂの頂点とが接触した状態で設置されている。このとき、フランジ１２ｂと基板部１６ａとの間にて圧縮された皿ばね積層体３２による押圧力は、突部１４ｅに対し、架け渡し方向と直交する方向に作用している。また、突部１４ｅと押圧部１６ｂとが接触する接触面をなす、突部１４ｅ及び押圧部１６ｂの外周面は、突部１４ｅと押圧部１６ｂとが互いに摺動して、所望の力にて相対移動を助長するように所定の摩擦係数に設定されている。

本実施形態においては、上分断端部１２のウェブ１２ａと下分断端部１４に設けられた板部材１４ｄとを圧接する圧接力を付勢する圧接力付勢部材として皿ばね積層体３０を用い、押圧部材１６を板部材１４ｄの突部１４ｅに押圧する押圧力を付勢する押圧力付勢部材として皿ばね積層体３２を用いている。

図４は、接合部の制振構造に用いられる皿ばねの特性図である。
図４に示すように、皿ばねは、圧縮方向の変形量（見込み変化量）σに対して、荷重（弾発力）ｗの変動がほぼ一定となる非線形ばね領域Ｓを備えている。本実施形態において押圧力付勢部材として用いている皿ばね積層体３２は、フランジ１２ｂと基板部１６ａとの間に介装されて圧縮された状態で非線形ばね領域Ｓにて使用されるように設定されている。

図５は、相対移動助長機構の作用を説明するための図である。
相対移動助長機構２１が有する押圧部材１６の押圧部１６ｂは、皿ばね積層体３２に押圧され、板部材１４ｄの突部１４ｅに対して常に押圧している。この押圧力は、上述した圧縮力Ｎに相当するので、以下では、押圧力Ｎとする。

本実施形態では、押圧力Ｎを付勢する部材として皿ばね積層体３２を用い、上述したように、圧縮力−撓み特性が概ねフラットとなる非線形ばね領域にて使用するので、押圧部材１６が変位しても押圧力Ｎは常にほぼ一定に維持されている。

相対移動助長機構２１では、押圧力Ｎにより、押圧部１６ｂと突部１４ｅとの接触面の角度に応じて、摩擦ダンパー機構２０の変位、すなわち上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対変位と同じ方向に付勢力Ｚを付加させることができる。すなわち、負剛性を付加すること、または、相対移動を助長させることができる（図５Ｃ参照）。ここで、押圧力をＮ、押圧部１６ｂと突部１４ｅとの接触面の相対移動方向とのなす角度（以下、接触面の角度という）をθ、摩擦ダンパー機構２０の変位と同じ方向、すなわち相対移動方向に付加させる付勢力をＺとして、押圧部１６ｂと突部１４ｅとの接触面に生じる摩擦力を無視した場合には、相対移動方向に付加させる付勢力Ｚは、（式１）にて近似することができる。

Ｚ ＝ Ｎ × ｔａｎθ ・・・・・・（式１）
したがって、押圧力Ｎ、及び押圧部１６ｂと突部１４ｅの接触面の角度θを制御することで、摩擦ダンパー機構２０の変位の方向と同じ方向に付加させる付勢力Ｚの大きさを変化させることが可能である。このため、押圧力Ｎ、及び押圧部１６ｂと突部１４ｅの接触面の角度θを適切に制御することにより、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対移動を助長して、摩擦ダンパー機構２０に付加する負剛性効果を自在に調整することができる。ここで、負剛性効果とは、変位するに従って、その変位方向と逆向きに付勢する力が大きくなることを言う。具体的には、押圧力Ｎは、例えば、皿ばね積層体３２の圧縮力−撓み特性の調整によって制御可能であり、押圧部１６ｂと突部１４ｅとの接触面の角度θは、押圧部１６ｂと突部１４ｅとの接点における、押圧部１６ｂ及び突部１４ｅの傾斜角度、すなわち、押圧部１６ｂ及び突部１４ｅの外周面の輪郭形状の調整によって制御可能である。

また、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対移動量が小さくほぼ設置状態のまま中立のときには、押圧部１６ｂと突部１４ｅとの接触面の角度θは、ほぼ０（中立）である。したがって、本発明の摩擦ダンパー機構２０の摩擦力Ｆに対して上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対移動方向に付加される付勢力Ｚはほぼ０である。

一方、本実施形態では、押圧部１６ｂと突部１４ｅとが互いに接触する外周面の輪郭を円弧状としたので、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対移動量が大きくなるほど、押圧部１６ｂと突部１４ｅとの接触面の角度θは、大きくなるように設定される。このため、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対移動量が大きいほど、本発明の摩擦ダンパー機構２０の摩擦力Ｆに対して、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対移動方向に付加される付勢力Ｚが大きくなる。

言い換えれば、本発明の接合部の制振構造における減衰力Ｐは、本発明の摩擦ダンパー機構２０の摩擦力Ｆに対して負剛性を付加した特性が実現できる（図５Ｄ参照）。

次に、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対移動量と押圧部１６ｂと突部１４ｅの接触面の角度θ及び相対移動方向に付加される付勢力Ｚについて説明する。図６は、上分断端部と下分断端部との相対移動量、押圧部と突部の接触面の角度及び相対移動方向に付加される付勢力Ｚの関係を説明するための図である。

図６（ａ）は、設置状態を示す図であり、
本実施形態では、押圧部１６ｂと突部１４ｅとが互いに接触する外周面の輪郭を円弧状としたので、押圧部１６ｂと突部１４ｅの接触面の角度θは、円の基本式（式２）から
ｘ^２ ＋ ｙ^２ ＝Ｒ^２ ・・・（式２）
で表される。ここで、
ｘ：接触点水平変位
ｙ：接触点鉛直変位
Ｒ：円の半径
である。
（式２）を変形し、
ｙ＝ √（Ｒ^２−ｘ^２） ・・・（式３）
（式３）をｘで偏微分した（式４）にて押圧部１６ｂと突部１４ｅの接触面の角度θ[rad]が求められる。
∂y/∂x = −x／√(Ｒ²−x²) ・・・（式４）
ここで、Ｚ：負剛性力（付勢力）
Ｎ：押圧力（本例では常に一定）
である。

具体的には、図６（ａ）に示すように、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対変位、すなわち接触点の水平変位ｘ＝０の時には、（式４）より、接触面の角度θ＝０であり、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対移動方向に付加される付勢力Ｚは、（式１）よりＺ＝０である。すなわち、上分断端部１２と板部材１４ｄとが相対移動しないときには、相対移動助長機構２１による、相対移動を助長する付勢力Ｚは作用していない。

次に、図６（ｂ）に示すように、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対変位、すなわち接触点の水平変位ｘ＝Ｒ／８の時には、（式４）より、接触面の角度θ＝−１（３√７）であり、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対移動方向に付加される付勢力Ｚは、（式１）よりＺ≒−０．１３Ｎである。以下同様に、図６（ｃ）に示すような、接触点の水平変位ｘ＝Ｒ／４の時には、Ｚ≒−０．２６Ｎであり、図６（ｄ）に示すような、接触点の水平変位ｘ＝３Ｒ／８の時には、Ｚ≒−０．４３Ｎであり、図６（ｅ）に示すような、接触点の水平変位ｘ＝Ｒ／２の時には、Ｚ≒−０．６５Ｎである。

このように、押圧部１６ｂと突部１４ｅとが互いに接触する外周面の輪郭が円弧状の場合には、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対移動が小さい場合には、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対移動方向に付加される付勢力Ｚは小さく、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対移動が大きくなるにつれて、上分断端部１２と板部材１４ｄとの相対移動方向に付加される付勢力Ｚはより大きくなるように構成される。

本実施形態の接合部の制振構造は、摩擦ダンパー機構２０を有しているので上分断端部１２と下分断端部１４とが相対移動する際には摩擦力が発生してエネルギーが吸収され相対移動が抑制される。このとき、上分断端部１２と下分断端部１４とが取り付けられている柱梁架構３の各部位には、相対移動量に応じた内力とともに、振動による相対移動にて発生する摩擦力による振動の減衰力Ｆが上分断端部１２と下分断端部１４とが取り付けられている柱梁架構３の各部位に作用する。このとき、本実施形態の接合部の制振構造は、摩擦ダンパー機構２０とともに、上分断端部１２と下分断端部１４とが相対移動したときに相対移動を助長する相対移動助長機構２１も有しているので、上分断端部１２と下分断端部１４とが相対移動したときには相対移動が助長される。このため、相対移動助長機構２１により発生する、下分断端部１４を相対移動した方向に付勢する付勢力Ｚが摩擦ダンパー機構２０による減衰力Ｆを打ち消す方向に作用するので、摩擦ダンパー機構２０により発生する減衰力Ｆを低減することが可能である。このため、相対移動により内力が生じている、上分断端部１２と下分断端部１４とが取り付けられている部位に作用する外力、すなわち摩擦ダンパー２０の減衰力Ｆを小さく抑えることにより、上分断端部１２と下分断端部１４とが取り付けられている構造体が損傷を受けることを回避することが可能である。

また、上分断端部１２と下分断端部１４とが相対移動しないときには、相対移動方向と交差する交差方向に押圧する皿ばね積層体３２により押圧されて下分断端部１４の突部１４ｅを押圧部１６ｂが押圧するので、皿ばね積層体３２の押圧力は下分断端部１４に対し相対移動方向には作用しない。一方、上分断端部１２と下分断端部１４が相対移動したときには押圧部１６ｂが突部１４ｅを押圧して、下分断端部１４が相対移動した方向に付勢する付勢力Ｚが発生するので、この付勢力Ｚが摩擦ダンパー機構２０の摩擦力による減衰力Ｆを打ち消す方向に作用する。このため、上分断端部１２と下分断端部１４が取り付けられている部位に作用する減衰力Ｆを小さく抑えることが可能である。よって、上分断端部１２と下分断端部１４が相対移動するだけで、上分断端部１２と下分断端部１４が取り付けられている部位に作用する力を低減することが可能である。

また、押圧部材１６の押圧部１６ｂと突部１４ｅとが接触する接触面が所定の摩擦係数に設定されているので、設定する摩擦係数に応じて、上分断端部１２と下分断端部１４が取り付けられている部位に生じている内力を打ち消す方向に作用する所望の付勢力Ｚを調整することが可能である。

また、押圧部材１６の押圧部１６ｂ及び突部１４ｅの外周面の輪郭を円弧状としたので、押圧部１６ｂ及び突部１４ｅとの接触面に設けられている傾斜は相対移動に伴って傾斜具合が変化する。このため、上分断端部１２と下分断端部１４が取り付けられている部位に生じる摩擦ダンパー機構２０による減衰力Ｆを打ち消す方向に作用する付勢力Ｚを相対移動量に伴って相違させることが可能である。

このとき、相対移動量が大きくなるにつれて、相対移動方向と接触面とがなす角度θが大きくなるので、上分断端部１２と下分断端部１４が取り付けられている部位に生じる摩擦ダンパー機構２０の減衰力Ｆを相殺する方向に作用する付勢力Ｚを、相対移動量に応じて発生させることが可能である。このため、摩擦ダンパー機構２０により発生する減衰力Ｆが大きい場合には、打ち消す方向に作用する大きな付勢力Ｚを発生させ、摩擦ダンパー機構２０により発生する減衰力Ｆが小さい場合には、打ち消す方向に作用する小さな付勢力Ｚを発生させることが可能である。

さらに、押圧部材１６の押圧部１６ｂと突部１４ｅとが接触する接触面を曲面としたので、上分断端部１２と下分断端部１４が取り付けられている部位に生じる、摩擦ダンパー機構２０により発生する減衰力Ｆを打ち消す方向に作用する付勢力Ｚを、相対移動量に応じて滑らかに変更させて発生させることが可能である。

上記実施形態においては、相対移動抑制機構を摩擦ダンパーにて構成した例について説明したが、摩擦ダンパーに限らず、粘弾性ダンパー等であっても構わない。

また、上記実施形態においては、押圧部１６ｂ及び突部１４ｅの外周面の輪郭を円弧状としたが、楕円形状や多角形状であっても構わない。

上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。

３ 柱梁架構、１０ ブレース、１２ 上分断端部、１２ａ ウェブ、
１２ｂ フランジ、１２ｃ ボルト挿通孔、１２ｆ ガイド部、１４ 下分断端部、
１４ａ ウェブ、１４ｃ ボルト挿通孔、１４ｄ 板部材、１４ｅ 突部、
１６ 押圧部材、１６ａ 基板部、１６ｂ 押圧部、１８ ボルト、１９ ナット、
２０ 摩擦ダンパー機構、２１ 相対移動助長機構、３０ 皿ばね積層体、
３２ 皿ばね積層体、Ｓ 非線形ばね領域

Claims (8)

1. 互いに接合しようとする２つの鉄骨部材、及び、
   前記２つの鉄骨部材を重ね合わせた部位を圧接する圧接力を付勢する圧接力付勢部材を有し、
   前記２つの鉄骨部材が相対移動するときに発生する減衰力により前記相対移動を抑制する相対移動抑制機構と、
   前記２つの鉄骨部材が相対移動したときに前記相対移動を助長して前記減衰力を打ち消す方向に力を付与する相対移動助長機構と、を有することを特徴とする接合部の制振構造。
2. 請求項１に記載の接合部の制振構造であって、
   前記２つの鉄骨部材のうちの他方の鉄骨部材を押圧する押圧力を付勢する押圧力付勢部材と、
   前記押圧付勢部材により付勢されて移動し、前記他方の鉄骨部材を押圧する押圧部材と、を有し、
   前記他方の鉄骨部材は、前記押圧部材と接触する接触部を有し、
   前記２つの鉄骨部材が相対移動したときに、前記押圧部材が前記接触部を、前記他方の鉄骨部材が相対移動した方向に付勢する付勢力が発生することを特徴とする接合部の制振構造。
3. 請求項２に記載の接合部の制振構造であって、
   前記押圧力は、前記相対移動方向と交差する交差方向に作用し、
   前記２つの鉄骨部材が相対移動しないときには、前記押圧部材は前記接触部を前記交差方向に押圧することを特徴とする接合部の制振構造。
4. 請求項２または請求項３に記載の接合部の制振構造であって、
   前記押圧部材と前記接触部とが接触する接触面は、所定の摩擦係数に設定されていることを特徴とする接合部の制振構造。
5. 請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の接合部の制振構造であって、
   前記押圧部材と前記接触部とが接触する接触面は、前記相対移動量に伴って傾斜具合が変化する傾斜が設けられていることを特徴とする接合部の制振構造。
6. 請求項５に記載の接合部の制振構造であって、
   前記傾斜は、前記相対移動量が大きくなるにつれて、前記相対移動方向と前記接触面とがなす角度が大きくなることを特徴とする接合部の制振構造。
7. 請求項６に記載の接合部の制振構造であって、
   前記押圧部材と前記接触部とが接触する接触面は曲面であることを特徴とする接合部の制振構造。
8. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の接合部の制振構造であって、
   前記減衰力は、前記２つの鉄骨部材の前記相対移動にて発生する摩擦力であることを特徴とする接合部の制振構造。

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