JP2014198975A - 摩擦ダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦ダンパーを建物架構の面内に設置されるブレース材として構成し、そのコンパクト化を図るとともに、高い加工精度も要求されることがなく、コストダウンを図ることができるようにする。
【解決手段】Ｈ形鋼、溝形鋼等の長尺の形鋼からなるブレース部１０と、その一方の端部に形成されるダンパー部１１とを備え、ダンパー部１１は、ブレース部１０のウェブ１０ａによって構成される第１圧接板１２と、第１圧接板１２の一方の端部側において両面から所定の圧接力で挟み込むように配置される１対の第２圧接板１３とを有し、架構の変形に伴ってブレース部１０の軸方向に摺動する第１圧接板１２と第２圧接板１３同士の摩擦力により、架構の変形を抑制するものであり、第１圧接板１２の他方の端部及び第２圧接板１３には、架構に設けられた取付部５，６に結合するための第１及び第２結合手段７，８がそれぞれ設けられている。
【選択図】図３

Description

この発明は、摩擦ダンパーに関し、より詳細には建物架構の面内に設置されて地震時等における架構の振動による変形を抑制するとともに、振動を減衰させる摩擦ダンパーに関する。

建物架構の振動による変形を抑制するために、架構の面内に設置される摩擦ダンパーが知られている（例えば、特許文献１参照）。この摩擦ダンパーは、同文献にも記載されているように、一般にはブレースの中間部に組み込まれている。すなわち、ブレースを２分割して、その２つの分割ブレース片間に摩擦ダンパーを組み込んでいる。

しかしながら、このような摩擦ダンパーの組み込み形態だと、ブレースの全体長さが長くなり、運搬の際に支障をきたす。また、摩擦ダンパーの両端部が分割ブレース片との結合部となるため、架構との結合部を含めるとその数が多くなり、取付け精度のうえでも問題がある。

さらに、摩擦ダンパーは地震時に架構に生じる架構面内方向の変形を抑制しようというものであるが、地震時には架構面内方向に限らず、架構面直交方向にも変形が生じる。この場合、摩擦ダンパーの結合部に球面すべり軸受を用いることにより、架構面直交方向の変形に追従させることができる。しかしながら、摩擦ダンパーが第１圧接板とこれを両面から挟む第２圧接板とで構成される場合には、第２圧接板が１対となることから通常の球面すべり軸受を用いることができない。

さらに、従来の摩擦ダンパーは、全体長さを変えようとする場合、摩擦部を摺動させなければならず、摩擦力相当の力を必要とする。この場合は建方精度を極めて厳しくする必要が生じて、現実的には梁柱架構への取付けが困難になる。このため、摩擦部を摺動させずに簡易に寸法調整が行えることが望まれている。

特開２００９−１５０５１４号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、摩擦ダンパーを建物架構の面内に設置されるブレース材として構成し、そのコンパクト化を図るとともに、高い加工精度も要求されることがなく、コストダウンを図ることができる摩擦ダンパーを提供することにある。
この発明のさらに別の目的は、長さ調整が容易で架構への取付けを簡単に行うことができる摩擦ダンパーを提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、建物架構の面内にブレース材として設置され、振動による建物架構の変形を抑制するための摩擦ダンパーであって、
Ｈ形鋼、溝形鋼等の長尺の形鋼からなるブレース部と、その一方の端部に形成されるダンパー部とを備え、
前記ダンパー部は、前記ブレース部のウェブによって構成される第１圧接板と、この第１圧接板の前記一方の端部側において両面から所定の圧接力で挟み込むように配置される１対の第２圧接板とを有し、前記架構の変形に伴って前記ブレース部の軸方向に摺動する前記第１圧接板と第２圧接板同士の摩擦力により、前記架構の変形を抑制するものであり、
前記第１圧接板の他方の端部及び前記第２圧接板には、前記架構に設けられた取付部に結合するための第１及び第２結合手段がそれぞれ設けられていることを特徴とする摩擦ダンパーにある。

上記摩擦ダンパーにおいて、前記第１結合手段は前記ブレース部のウェブに設けられた球面すべり軸受と、この球面すべり軸受に嵌合され、前記ウェブと前記取付部とを連結するピンとを備え、
前記第２結合手段は前記１対の第２圧接板間を連結する筒状のハウジングと、このハウジングに収容された球面すべり軸受と、この球面すべり軸受に嵌合され、前記第２圧接板と前記取付部とを連結するピンとを備えてなる構成を採用することができる。

また、前記ハウジングはその両端部が前記１対の第２圧接板に形成された穴にそれぞれ嵌合され、前記ハウジングと前記第２圧接板との間にはその板厚方向に関して隙間が形成されている構成を採用することができる。また、前記ハウジングは円筒形のものであり、その内径中心が外形中心に対して偏芯している構成を採用することもできる。

この発明によれば、摩擦ダンパーそれ自体がブレース材として機能するものであるので、コンパクト化を図ることができ、また部材の結合部の数が少ないので高い加工精度を要求されることがなく、コストダウンを図ることができる。また、架構への取付けも容易に行うことができる。

また、摩擦ダンパーのブレース部はフランジを有する型鋼によって構成されるので、軸方向の過大な圧縮力が作用しても容易に座屈するのを防止することができる。さらに、摩擦ダンパーを傾動自在とすべく、架構に結合される１対の第２圧接板は、各圧接板間を連結するハウジング及びその内部に収容された球面すべり軸受を含む結合手段を介して架構に直接結合されるので、ダンパー部の長さを極力短くすることができる。

さらに、ハウジングと第２圧接板との間にはその板厚方向に関して隙間を形成することにより、第２圧接板はハウジングによって板厚方向の移動が拘束されることはない。したがって、摩擦材の厚さがクリープや温度変化等により変動した場合であっても、第２圧接板には板厚方向の曲げ変形や応力が生じないため、摩擦力の安定化を図ることができる。

この発明の第１実施形態であって、梁柱架構にブレース材として設置された摩擦ダンパーを示す正面図である。 同摩擦ダンパーの平面図である。 同摩擦ダンパーの軸線に沿って切断した断面図である。 第２結合手段を拡大して示す断面図である。 同摩擦ダンパーの傾動を示す断面図である。 この発明の第２実施形態を示す断面図である。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１〜図５は、この発明の第１実施形態を示している。図１は柱２及び梁３によって構成される架構４を示し、この発明による摩擦ダンパー１は架構４の構面内にブレース材として設置される。図示の例では上部の梁３の中央部及び柱梁の交差部に取付部５，６が設けられ、２つの摩擦ダンパー１，１が取付部５，６間に全体としてハの字になるように設置されている。

ブレース材としての摩擦ダンパー１は、図２及び図３に示すように、長尺のブレース部１０と、このブレース部１０の一方の端部に形成されるダンパー部１１とを備える。ブレース部１１は、この実施形態ではＨ型鋼からなり、ウェブ１０ａと、１対のフランジ１０ｂを有している。

ダンパー部１１は、ウェブ１０ａの一方の端部側の所定長さ範囲部分によって構成される第１圧接板１２と、この第１圧接板１２を両面から挟み込むように配置される１対の第２圧接板１３，１３と、各第２圧接板１３，１３の外面に配置される第３圧接板１４，１４とを有している。

第２圧接板１３，１３にはダンパーの軸方向に沿って長孔１５，１５がそれぞれ形成されている。また、第１圧接板１２の両面及び第３圧接板１４の内面には円形の摩擦材１６がそれぞれ複数枚（図示例では２枚）ずつ設けられている。

第１圧接板１２、第２圧接板１３，１３及び第３圧接板１４，１４は、長孔１５を通るように、これら圧接板を貫通する複数（図示例では２本）のボルト１７及びこれに螺着されるナット１８によって締結され、所定の圧接力を付与されている。ボルト１７は長孔１５を通るように設置されているので、第２圧接板１３，１３は第１圧接板１２及び第３圧接板１４，１４に対し摺動して、相対移動可能である。ボルト１７にはその頭部側とナット１８側に支圧板１９及び座金２０が装着され、これら支圧板１９と座金２０との間には第３圧接板１４に弾発力を付与する複数枚の皿ばね２１が装着されている。

摩擦ダンパー１を架構の取付部５，６に結合するために、ブレース部１０の他方の端部には第１結合手段７が、１対の第２圧接板１３，１３の端部には第２結合手段８がそれぞれ設けられている。

第１結合手段７は、球面すべり軸受２２とピン２３とを有している。球面すべり軸受２２は、それ自体は周知のもので、ウェブ１０ａの（他方の）端部１０ａ’に形成された穴２４に装着され、内周が凹状球面の外輪２５と、これに嵌合される外周が凸状球面の内輪２６とからなる。内輪２６にピン２３が嵌合され、このピン２３によってウェブ１０ａと取付部５の１対のプレート５ａ，５ａとが結合される。この第１結合手段７によって、ウェブ１０ａは板厚方向に傾動自在となる。

第２圧接板１３，１３を架構に結合するための第２結合手段８は、第２圧接板１３が１対であることから、第１結合手段７のように通常の球面すべり軸受を用いることができない。そこで、この発明では、第２結合手段８として次のような構成を採用している。すなわち、図４に拡大して示すように、第２結合手段８は筒状のハウジング２７と、その内部に収容される球面すべり軸受２８とを有している。

第２圧接板１３，１３にはそれらの対向位置に穴２９，２９が設けられ、これらの穴２９，２９にハウジング２７の両端部が嵌合することにより、第２圧接板１３，１３間が連結されている。ハウジング２７の抜け止めのために、ハウジング２７の外周には環状凸部３０が設けられ、また一方の第２圧接板１３の穴周壁には環状段付き部３１が設けられている。そして、ハウジング２７と第２圧接板１３，１３との間にはその板厚方向に関して隙間が形成され、ハウジング２７は第２圧接板１３に板厚方向には接していない。具体的には、ハウジング２７の一方の端部と段付き部３１との間の隙間３２、環状凸部３０と第２圧接板１３，１３の各内面との間の隙間３３がそれである。また、ハウジング２７の他方の端部が嵌合される穴２９は開放空間となっていて、他方の端部は第２圧接板１３には接していない。

球面すべり軸受２８は、第１結合手段７に適用されたものと同様にそれ自体は周知のものであり、内周が凹状球面の外輪３４と、これに嵌合される外周が凸状球面の内輪３５とからなる。内輪３５にピン３６が嵌合され、このピン３６によって第２圧接板１３，１３と取付部６の１対のプレート６ａ，６ａとが結合される。この第２結合手段８によって、第２圧接板１３，１３は板厚方向に傾動自在となる。

図２，図３に示すように、ブレース部１０はその長さ調整のために、他方の端部が分割されており、その分割端部のウェブ及びフランジがそれぞれ符号１０ａ’，１０ｂ’で示されている。本体ウェブ１０ａと分割ウェブ１０ａ’との間、及び本体フランジ１０ｂと分割フランジ１０ｂ’との間は、それらの両面に配置される繋ぎプレート４０を介して連結されている。

繋ぎプレート４０、ウェブ１０ａ，１０ａ’及びフランジ１０ｂ，１０ｂ’には多数のボルト穴４１が形成され（繋ぎプレート４０のもののみ図示）、これらのボルト穴４１に挿入される高力ボルト４２により、繋ぎプレート４０がウェブ１０ａ，１０ａ’及びフランジ１０ｂ，１０ｂ’に締結されている。ここで、ボルト穴４１の穴径は高力ボルト４２のボルト径よりも大きく設定され、この径寸法差を利用してブレース部１０の長さを調整することができる。

地震時において図１に示した架構４が架構面内方向の変形を生じると、ブレース材としての摩擦ダンパー１には軸方向の力Ｐが作用する（図３）。これにより、ブレース部１０、ダンパー部１１には相対移動が生じ、第２圧接板１３が第１圧接板１２及び第３圧接板１４に対して摺動する。その結果、これら圧接板間には摩擦力が生じ、この摩擦力は第１圧接板１２すなわちウェブ１０ａの端部１０ａ’と架構の取付部５との結合部においては、端部１０ａ’から球面すべり軸受２２及びピン２３を介してプレート５ａ，５ａに伝達される。

また、第２圧接板１３，１３と架構の取付部６との結合部においては、摩擦力は第２圧接板１３，１３からハウジング２７を介して球面すべり軸受２８に伝達され、さらにピン３６を介してプレート６ａ，６ａに伝達される。このような摩擦力により架構４の変形が抑制され、また振動が減衰される。

図５に示すように、架構４が架構面に直交する方向に変形が生じない場合には、摩擦ダンパー１には同方向への変位は生じないが（同図（ａ））、架構面に直交する方向に変形が生じると、取付部５，６間にδ_hの変位が生じ、これに追従して摩擦ダンパー１が同方向に傾動する。これにより、架構の同方向の変形に対応することができ、摩擦ダンパー１に曲げ変形や応力が生じるのを防止することができる。

上記のような摩擦ダンパー１によれば、摩擦ダンパー１それ自体がブレース材として機能するものであるので、コンパクト化を図ることができ、また部材の結合部の数が少ないので高い加工精度を要求されることがなく、コストダウンを図ることができる。また、架構への取付けも容易に行うことができる。

また、摩擦ダンパー１のブレース部１０はフランジを有する型鋼によって構成されるので、軸方向の過大な圧縮力が作用しても容易に座屈するのを防止することができる。さらに、摩擦ダンパー１を傾動自在とすべく、架構に結合される１対の第２圧接板１３は、各圧接板を連結するハウジング２７及びその内部に収容された球面すべり軸受２８を含む結合手段８を介して架構に直接結合されるので、ダンパー部１１の長さを極力短くすることができる。

さらに、ハウジング２７と第２圧接板１３，１３との間にはその板厚方向に関して隙間３２，３３が形成されているので、第２圧接板１３，１３はハウジング２７によって板厚方向の移動が拘束されない。これにより、摩擦材１６の厚さがクリープや温度変化等により変動した場合であっても、第２圧接板１３，１３には板厚方向の曲げ変形や応力が生じないため、摩擦材１６に対する圧接力の安定化を図ることができる。

図６は、この発明の第２実施形態を示している。上記実施形態で示したハウジング２７は外周が角筒形のものであってもよいが、上記実施形態で示されているように、円筒形のものとして、さらに以下に説明する構成を採ることにより、摩擦ダンパーの寸法調整を容易に行うことができる。

すなわち、第２圧接板１３に取り付けられるハウジング２７は、その外径中心Ｃ₁に対し内径中心Ｃ₂（ピン３６の中心）が偏芯している。言い換えれば、ピン３６はハウジング２７に偏芯して嵌合されている。したがって、（ａ）に示すように、中心Ｃ₁，Ｃ₂がいずれも第２圧接板１３の軸線Ｃ₀上にあってピン中心Ｃ₂がハウジング中心Ｃ₁の左側にあるときの偏芯量を＋δとすると、この状態から、（ｂ）に示すようにハウジング２７を１８０度回転させたときの偏芯量は−δとなることから、ハウジング２７を１８０度回転させることによるピン中心Ｃ₂の相対移動量は２δとなる。

すなわち、第２圧接板１３は２δの範囲でピン間寸法の調整が可能となり、これにより摩擦ダンパー１の架構への取付けを容易に行うことができる。さらに、ハウジングを偏芯した内外二重のハウジングとすることもでき、これによって偏芯量を４δとすることができる。

上記各実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施形態ではブレース部をＨ型鋼によって構成したが、これに限らず溝型鋼やＬ型鋼等の他の型鋼を用いることができる。

１：摩擦ダンパー
４：柱梁架構
５，６：取付部
７：第１結合手段
８：第２結合手段
１０：ブレース部
１０ａ：ウェブ
１０ｂ：フランジ
１１：ダンパー部
１２：第１圧接板
１３：第２圧接板
１４：第３圧接板
１５：長孔
２２：球面すべり軸受
２３：ピン
２７：ハウジング
２８：球面すべり軸受
２９：穴
３２，３３：隙間
３４：外輪
３５：内輪
３６：ピン

Claims (4)

1. 建物架構の面内にブレース材として設置され、振動による建物架構の変形を抑制するための摩擦ダンパーであって、
   Ｈ形鋼、溝形鋼等の長尺の形鋼からなるブレース部と、その一方の端部に形成されるダンパー部とを備え、
   前記ダンパー部は、前記ブレース部のウェブによって構成される第１圧接板と、この第１圧接板の前記一方の端部側において両面から所定の圧接力で挟み込むように配置される１対の第２圧接板とを有し、前記架構の変形に伴って前記ブレース部の軸方向に摺動する前記第１圧接板と第２圧接板同士の摩擦力により、前記架構の変形を抑制するものであり、
   前記第１圧接板の他方の端部及び前記第２圧接板には、前記架構に設けられた取付部に結合するための第１及び第２結合手段がそれぞれ設けられていることを特徴とする摩擦ダンパー。
2. 前記第１結合手段は前記ブレース部のウェブに設けられた球面すべり軸受と、この球面すべり軸受に嵌合され、前記ウェブと前記取付部とを連結するピンとを備え、
   前記第２結合手段は前記１対の第２圧接板間を連結する筒状のハウジングと、このハウジングに収容された球面すべり軸受と、この球面すべり軸受に嵌合され、前記第２圧接板と前記取付部とを連結するピンとを備えてなることを特徴とする請求項１記載の摩擦ダンパー。
3. 前記ハウジングはその両端部が前記１対の第２圧接板に形成された穴にそれぞれ嵌合され、前記ハウジングと前記第２圧接板との間にはその板厚方向に関して隙間が形成されていることを特徴とする請求項２記載の摩擦ダンパー。
4. 前記ハウジングは円筒形のものであり、その内径中心が外形中心に対して偏芯していることを特徴とする請求項２又は３記載の摩擦ダンパー。

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