JP3791132B2

JP3791132B2 - 皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造

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Publication number: JP3791132B2
Application number: JP18844997A
Authority: JP
Inventors: 嶽中村; 学稲葉; 哲夫鈴木
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 1997-07-14
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2017-07-14
Also published as: JPH1136652A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐振用補強部材と該耐振用補強部材を設ける建物架構との間にダンパを設けて、より積極的に振動減衰するようにした制振構造に関し、とりわけ、ダンパを摩擦ダンパとして構成した場合に、構造体の変形や摩擦部分の摩耗によっても略一定した摩擦減衰力を発生させることができる皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中，高層建築物では、地震や風等の水平力に対する抵抗要素として、耐振壁や例えば特公平４−１２７９０号公報（Int.Cl.E04H 9/02）に開示されるように、ブレース構造を用いた建物架構が広く用いられている。ブレースでは建物架構に入力された振動の減衰効果を更に向上させるために、制振用のダンパを組み込むようにしたものがある。この制振用のダンパとしては特開平５−１００５０号公報（Int.Cl.E04H 9/02）に開示されるように、ブレースの上端部と梁との間に配置される束材を塑性変形可能な鋼材で形成した鋼材ダンパ（履歴ダンパ）があり、鋼材の塑性変形により振動エネルギーを吸収するようになっている。
【０００３】
しかし、この種の鋼材ダンパではある程度以上の変形が生じて鋼材が降伏するまではダンパとしての機能が得られないという欠点があり、かつ、鋼材が繰り返し降伏してエネルギーを吸収した場合には、該鋼材の歪硬化により降伏耐力が大きくなり、累積塑性変形性能や疲労強度が低下して取り替えが必要となる。また、鋼材ダンパは設計上、付加剛性，降伏耐力および降伏変位等に制約がある。
【０００４】
一方、低振動から減衰効果を得ることができる制振用のダンパとして、上記鋼材ダンパ以外に摩擦力を利用した摩擦ダンパが知られている。この摩擦ダンパは滑り板に摩擦材をばねで押し付け、摩擦材に生じる摩擦力を利用して振動エネルギーを吸収するようになっており、このときに用いられるばねとしては、コイルばね，板ばね，ゴム板等の様々なものが知られている。即ち、上記摩擦ダンパでは滑り板および摩擦材相互間の摩擦係数をμとすると、発生する摩擦力Ｆは摩擦係数μと滑り板に摩擦材を圧接させる圧接力Ｐの積μ×Ｐで与えられる。このときの圧接力Ｐは上記ばねの弾発力として得られ、Ｐ＝Ｋ×σ（Ｋ：ばね定数、σ：ばね変形量）によってその弾発特性が一義的に決定される。また、上記ばねは、ばね定数（剛性）Ｋが一定で線形のばね特性を備えたものが用いられ、この線形性を有する範囲で得られるばね性能に基づいて適用されるのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記摩擦ダンパは、建物架構が地震や風、荷重や温度伸縮等の外部要因によって変形したり、摩擦材の摩耗によりその板厚が変化したりすると、ばねの変形量σが予め設定した値から変化してしまう。このようにばねの変形量σが変動すると、これに応じてばねの弾発力Ｐが変動してしまうため、摩擦係数μが一定であっても摩擦ダンパの摩擦力Ｆに変動が生じ（Ｆ＝μ×Ｐ＝μ×（Ｋ×σ））、延いては、摩擦ダンパ４による摩擦減衰力を一定に維持することができなかった。
【０００６】
このように摩擦減衰力を一定に維持することができないと、摩擦ダンパを設計値通りに作動させることができず、該摩擦ダンパを設けた制振壁やブレースの機能が低下して建物架構に不慮の損害を生じさせるおそれがあるという課題があった。
【０００７】
本発明は係る従来の課題に鑑みて創案されたものであり、外部要因による建物架構の変形や摩擦材の摩耗等によりばねの変形量が変化しても、一定した摩擦減衰力を発生させることができる皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造は、相対向する一対の柱部材と、これら柱部材の上下端部を連結する上、下一対の架設部材とで区画される空間内に耐振用補強部材を備え、該耐振用補強部材を上記架設部材から上下方向に適宜隙間を設けて配置し、上記耐振用補強部材と上記架設部材とを上記上下方向隙間に介設したダンパを介して連結するようにした建物架構であって、上記ダンパを、上記架設部材と上記耐振用補強部材との間に設けられ、水平方向を指向する滑り板および該滑り板に圧接しつつ滑動する摩擦材からなる摩擦減衰力生成部と、該摩擦減衰力生成部と上記架設部材若しくは上記耐振用補強部材の少なくとも何れか一方との間に設けられ、該摩擦減衰力生成部に圧接力を生じさせる弾発力を発生する皿ばねとからなる摩擦ダンパで構成し、該皿ばねは、所定の与圧力が付加されて圧縮された状態で、上記摩擦減衰力生成部と上記架設部材若しくは上記耐振用補強部材の少なくとも何れか一方との間に設けられ、かつ、たわみ変形量に対して弾発力の変動が線形ばね領域内よりも小さい、非線形ばね領域内で使用されるとともに、上記皿ばねと上記架設部材若しくは上記耐震用補強部材との間には、前記与圧力を調整するためのスペーサが差し込まれていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造は、請求項１に記載の皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造であって、上記耐振用補強部材が上記空間内に備えられたブレースであって、該ブレースの上端部と上方の該架設部材とを上記上下方向隙間に介設した上記摩擦ダンパを介して連結したことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の請求項３に記載の皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造は、請求項１に記載の皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造であって、上記耐振用補強部材が上記空間内に備えられた耐振壁であって、該耐振壁の上端部と上方の該架設部材とを上記上下方向隙間に介設した上記摩擦ダンパを介して連結したことを特徴とする。
【００１１】
以上の構成による本発明の皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造の作用は、建物架構に地震等の水平振動が入力されると、摩擦ダンパに水平方向の変位力が入力される。すると、摩擦減衰力生成部の滑り板と摩擦材は、皿ばねの弾発力によって圧接された状態で相対的に滑動して摩擦抵抗力を発生し、この摩擦抵抗力により振動が効果的に減衰される。このとき、上記皿ばねは、所定の与圧力が付加されて圧縮された状態で上記摩擦減衰力生成部と上記架設部材若しくは上記耐振用補強部材の少なくとも何れか一方との間に設けられ、かつ、たわみ変形量に対して弾発力の変動が線形ばね領域内よりも小さい、非線形ばね領域内で使用されることになるので、種々の原因によって皿ばねの変形量が見込み変化量の範囲で変化した場合にあっても、摩擦減衰力生成部に圧接力を生じさせる皿ばねの弾発力の変動はきわめて小さくなる。従って、摩擦減衰力生成部で発生される摩擦抵抗力を略一定に維持することができるため、振動減衰能力が変動することを防止することができる。また、皿ばねと架設部材若しくは耐震用補強部材との間のスペーサにより、皿ばねの与圧力の微調整が可能となる。
【００１２】
そして上記耐振用補強部材が建物架構の空間内に備えられたブレース若しくは耐振壁であって、これらブレースまたは耐振壁の上端部と上方の該架設部材とを上記上下方向隙間に介設した上記摩擦ダンパを介して連結した場合には、減衰能力が変動することを防止した上記構成の摩擦ダンパにより設定にしたがった確実な振動減衰作用を確保しつつ、これらブレースや耐振壁が本来有する耐振機能を有効に発揮させて、効果的に建物架構を制振することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図１から図５は本発明の皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造の一実施形態を示し、図１はブレースを取り付けた建物架構の概略構成図、図２はブレースと建物架構との間に介設される摩擦ダンパの要部を断面した拡大正面図、図３は同摩擦ダンパの要部を断面した拡大平面図、図４は摩擦ダンパに用いられる皿ばねを示す拡大断面図、図５は摩擦ダンパに適用される皿ばねのばね特性の一実測例を示すグラフ図である。
【００１４】
本実施形態は基本的には、図１に示すように建物架構１０の相対向する柱部材１２，１２と、これら柱部材１２，１２の上下端部を連結する上，下架設部材としての上，下梁１４，１４ａまたは床１４ｂとで区画される空間Ｓ内で、下梁１４ａまたは床１４ｂから上梁１４に向かってハの字形状に延出される一対のブレース１６，１６を備える。そして、これら両ブレース１６，１６の上端部１６ａ，１６ａを、上梁１４の下方から適宜隙間δを設けてつなぎ材１８を介して結合し（直接結合してもよい）、該結合部１８ａと上梁１４とを上記隙間δに介設する図２，図３に示す摩擦ダンパ２０で連結するようになっている。尚、上記床１４ｂに対しては、上方階の下梁１４ａが上梁１４となる。
【００１５】
摩擦ダンパ２０は、上梁１４の下面と上記結合部１８ａの上面との間に設けられ、水平方向を指向する滑り板２２および該滑り板２２に圧接しつつ滑動する摩擦材２４からなる摩擦減衰力生成部２６と、該摩擦減衰力生成部２６と該結合部１８ａとの間に設けられ、該摩擦減衰力生成部２６に圧接力を生じさせる弾発力を発生する皿ばね２８とで構成する。このとき、上記皿ばね２８は、設定圧接力が加えられて上記上梁１４と上記結合部１８ａとの間の上下方向隙間δ寸法の見込み変化量に対して、図５に示す弾発力の変動が小さい非線形ばね領域Ｒ内でたわみ変形されるように設定してある。
【００１６】
上記摩擦減衰力生成部２６の一方を構成する滑り板２２としては、ステンレス板や、その表面にステンレス板が設けられたクラッド鋼等で形成されると共に、その表面（下面）は滑らかな平坦面として形成され、上記上梁１４の下面に固設される。一方、上記摩擦減衰力生成部２６の他方を構成する摩擦材２４としては摩擦係数μが一定の部材、μが小さい（０．２程度）ものとしては例えば四フッ化エチレンや超高分子量ポリエチレン（例えば、ソマライト（商品名））、μが中くらい（０．５程度）のものとしては例えば表面を平滑にしたステンレス板、さらにμが大きい（１．０程度）ものとしては表面を平坦にした鋼板などで、これらから必要に応じた摩擦係数μを有する材料を選択して形成され、後述するシャーキー３０の上端部のフランジ３０ａ上面に形成された凹部３０ｂに嵌着される。
【００１７】
上記皿ばね２８は、複数の皿ばね単体２８ａを同軸状に積層して構成される。該皿ばね単体２８ａは、図４に示すように中央部に開口部２８ｂが形成される皿状に形成され、複数枚の該皿ばね単体２８ａを同じ向きに重ね合わせた４組のばね積層体を、逆向きに交互に突き合わせることにより上記皿ばね２８が構成される。そして、皿ばね２８は積層された状態で中心部に貫通される開口部２８ｂに、ガイドを兼ねるシャーキー３０を挿通し、該シャーキー３０によって皿ばね単体２８ａが積層された状態を保持して位置ずれが防止される。また、シャーキー３０の上端部にはフランジ３０ａが形成され、該フランジ３０ａによって皿ばね２８が上方に抜け出るのが阻止される。
【００１８】
一方、上記皿ばね２８の下側には支持台３２が配置され、該支持台３２上に皿ばね２８が載置されると共に、該支持台３２の中央部に形成された凹部３２ａに上記シャーキー３０の下端部が軸方向の移動を可能に挿入される。そして、上記摩擦ダンパ２０が上梁１４とブレース１６，１６の結合部１８ａとの間に介装される際、所定の予圧力が付加されるように圧縮状態で取り付けられる。該予圧力は支持台３２と結合部１８ａとの間に差し込まれるスペーサ３４によって微調整される。このように取り付け状態で予圧力が付加されることにより、上記皿ばね２８は図５に示したばね特性の荷重−変位関係が非線形となる領域Ｒに達するようになっている。
【００１９】
即ち、図５は本実施形態に用いた上記皿ばね２８の本発明に採用し得るばね特性の荷重−変位曲線のグラフの一実測例が示され、縦軸には必要摩擦減衰力を得るために摩擦減衰力生成部２６に入力される荷重ｗを示し、該荷重ｗの反力として摩擦減衰力生成部２６に生じさせるべき圧接力、すなわち皿ばね２８によって発生させる弾発力が示されると共に、横軸には皿ばね２８のたわみ量σが示されている。そして、必要摩擦減衰力を得ることができる設定圧接力の値と、これを加えたときの皿ばね２８のたわみ量との関係が同図から理解される。
【００２０】
上記皿ばね２８自体の荷重特性はその形状に依存することが知られており、本発明では図４に示すように、皿ばね単体２８ａの板厚をＳ、全たわみ量をｈとした場合に、ｈ／Ｓが１．３〜１．４の皿ばねを使用することが好ましい。ｈ／Ｓが１．３よりも小さいと反りの発生が小さく十分な変形量を確保できず、また１．４よりも大きいと逆向きに反る変形が生じてしまうおそれがある。なお、Ｄｏは皿ばねの外径寸法、Ｄｉは皿ばねの内径寸法である。また、皿ばねの組み合わせ方に関しては、皿ばねを同じ向きに重ね合わせる並列では、重ね枚数を２枚にすると２倍の弾発力、３枚にすると３倍の弾発力というように、弾発力はこの並列の重ね枚数で調整することができる。また皿ばねの向きを互い違いに重ね合わせる直列では、重ね枚数を２枚にすると２倍のたわみ量、３枚にすると３倍のたわみ量というように、たわみ量はこの直列の重ね枚数で調整することができる。従って、これら並列および直列の並べ方を種々組み合わせることによって、様々な弾発力を確保しつつ所望のたわみ量に設定することができる。
【００２１】
上述したようにグラフに例示された実際の皿ばね２８では、設定圧接力が加えられることで荷重−変位関係が非線形となる領域Ｒに達している。ここで非線形領域Ｒとは、摩擦ダンパ２０が配置される上下方向隙間寸法δの見込み変化量に対して弾発力の変動が小さい領域をいい、そしてこの皿ばね２８はこの非線形ばね領域Ｒ内で使用されることになる。すなわち、線形領域を超えて、皿ばね２８のたわみ量σが変化してもその発生弾発力の変動がきわめて小さな非線形領域Ｒ内を当該皿ばね２８の使用領域として設定するようになっている。
【００２２】
図５の実測例では、必要摩擦減衰力を得るために皿ばね２８に設定すべき圧接力（弾発力）は約６０ｔであり、このとき皿ばね２８に発生しているたわみ量σは、非線形領域Ｒに達しているおおよそ４０ｍｍである。このような状態の皿ばね２８に対し、上記上下方向隙間寸法δが±５ｍｍ範囲で変動しても、弾発力の変動を±４ｔ程度に抑えることができる。これを同一の皿ばねの線形領域での使用と比較すると、例えば１６ｍｍのたわみ量で使用される皿ばねでは、たわみ変形量が１０ｍｍ減少してたわみ量が６ｍｍになると、弾発力で２３ｔの変動を生じてしまうことが理解される。
【００２３】
この実測例では、皿ばね２８は約６２ｍｍたわませると潰れてしまう性能となっていて、このような皿ばね２８に対して４５ｍｍ以下のたわみ量で使用することは、全たわみ量のおよそ７５％以下での使用（４５／６２＜０．７５）にあたり、残留変形の発生も防止できて耐久性に関しても満足できる使用となっている。
【００２４】
以上説明したように本実施形態の皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造にあっては、図１に示した建物架構１０に地震等の水平振動が入力されると、ブレース１６，１６の結合部１８ａと上梁１４との間の隙間δに介設された摩擦ダンパ２０に水平方向の変位力が入力される。すると、図２に示した摩擦減衰力生成部２６の滑り板２２と摩擦材２４は、皿ばね２８の弾発力によって圧接された状態で相対的に滑動して摩擦抵抗力を発生し、この摩擦抵抗力により振動が効果的に減衰される。このとき、上記皿ばね２８は、設定圧接力が加えられて上梁１４と上記ブレースの結合部１８ａとの間の上下方向隙間寸法δの見込み変化量に対して、弾発力の変動が小さい非線形ばね領域Ｒ内でたわみ変形されるように設定されている。このため、建物架構１０が地震や風、荷重や温度伸縮等の外部要因によって変形したり、摩擦材２４の摩耗によりその板厚が変化したりして皿ばね２８の変形量σが見込み変化量の範囲で変化した場合にあっても、摩擦減衰力生成部２６に圧接力を生じさせる皿ばね２８の弾発力の変動はきわめて小さくなる。従って、摩擦減衰力生成部２６で発生される摩擦抵抗力を略一定に維持することができるため、建物架構１０に入力される振動に対する減衰性能が変動することを防止することができる。
【００２５】
このように、種々の原因により摩擦ダンパ２０を介設した建物架構１０とブレース１６，１６の結合部１８ａとの間の上下方向隙間寸法δが変化しても、一定した摩擦減衰力を発生させることができるので、摩擦ダンパ２０による制振機能を設計値通りに発揮させることができる。従って、これによりブレース１６，１６の信頼性を向上することができ、延いては建物架構１０を効果的に制振することができる。また、皿ばね２８にたわみ変形が生じても摩擦減衰力生成部２６に加わる弾発力がほぼ一定で変動がないので、後々の複雑なメンテナンスを不要とすることができる。
【００２６】
また、巨大地震により著しく大きな振動が入力された場合には、皿ばね２８が全たわみ量分変形して密着状態で建物架構１０を剛体支持するため、有効なバックアップシステムとして機能させることができるという利点もある。更に、本実施形態の皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造は、地震に対してのみならず、風による建物架構１０の揺れに対しても有効に作用することはいうまでもない。
【００２７】
図６には他の実施形態が示されており、この実施形態では上梁１４下方に比較的長いつなぎ材１８を配設し、このつなぎ材１８の両端部に各ブレース１６の上端部を接続するようにして、ブレース１６相互間に広い空間を確保できるようにしている。そしてこの長く形成したつなぎ材１８の両端部に摩擦ダンパ２０を２つ配設していて、このような実施形態にあっても上記実施形態と同様な作用効果を確保することができる。特にこの実施形態では、つなぎ材１８が２つの摩擦ダンパ２０によって両端支持される形態なので、摩擦ダンパ２０の増設による高効率な振動減衰と、つなぎ材１８の両端支持によって建物架構１０内に発生するモーメント等に対するつなぎ材１８の負担軽減とを確保できて、効果的な制振作用を発揮させることができる。
【００２８】
また図７にはさらに他の実施形態が示されており、この実施形態では建物架構１０内にプレキャストコンクリート製等の耐振壁５０が備えられている。この耐振壁５０は下端部が下梁１４ａや床１４ｂに接合されて建物架構１０内に立設され、上端部５０ａと上梁１４との間に所定の上下方向隙間が形成されている。また、耐振壁５０の両側部と建物架構１０を構成する一対の柱部材１２との間には、建物架構１０と耐振壁５０との水平方向相対変位を吸収し許容するための隙間ｇが形成されている。そしてこのように配置された耐振壁５０の上端部５０ａ両側と上梁１４との間には２つの摩擦ダンパ２０が配設されていて、このような実施形態にあっても上記実施形態と同様な作用効果を確保することができる。
【００２９】
すなわち、これら図６および図７に示す実施形態にあっても、減衰能力が変動することを防止した上記構成の摩擦ダンパ２０により設定にしたがった確実な振動減衰作用を確保しつつ、これらブレース１６や耐振壁５０が本来有する耐振機能を有効に発揮させて、これらの相乗効果により効果的に建物架構を制振することができる。
【００３０】
そして、以上のように摩擦ダンパ２０の設置個数については必要に応じて１以上、複数個設置することができるとともに、耐振用補強部材についても、ブレース１６や耐振壁５０に限らず、その他の構造を設定して、これらに対して上記摩擦ダンパ２０を設置することが可能である。
【００３１】
図８および図９は他の実施形態を示し、図８は摩擦ダンパの要部を断面した拡大正面図、図９は同摩擦ダンパの要部を断面した拡大平面図であり、この実施形態を上記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００３２】
即ち、この実施形態にあっては、皿ばね２８が平面配置で４つ設けられて構成されている。このように多数の皿ばね２８を用いると、皿ばね２８を１つ備える場合に比べて、皿ばね２８に加えられる設定圧接力、すなわち発生弾発力を分散させることが可能となり、ばね設計の自由度を増すことができる。また、本実施形態では皿ばね２８は、皿ばね単体２８ａを順次反対向きに重ね合わせて組み合わせることで構成されている。
【００３３】
勿論、この実施形態にあっても上記それぞれの皿ばね２８は開口部２８ｂにガイドを兼ねたシャーキー３０が挿通されて、皿ばね２８の位置ずれが防止されるようになっている。また、それぞれの皿ばね２８に挿通される４個のシャーキー３０の上端部は共通のフランジ３０ａによって互いに連結される。更に、該フランジ３０ａと支持台３２との間には、締め付け用のＰＣ鋼棒４０が設けられ、該ＰＣ鋼棒４０がナット４０ａによって締め付け可能となっている。
【００３４】
このように構成された摩擦ダンパ２０は、これを取り付ける際に、まずＰＣ鋼棒４０に対してナット４０ａを締め込んでフランジ３０ａと支持台３２との間を十分に縮め、この状態で摩擦ダンパ２０を上梁１４とブレース１６，１６（図１および図６参照）の結合部１８ａとの間に配置する。次いでナット４０ａを緩め、皿ばね２８に設定圧接力に対応する弾発力が発生するたわみ量までナット４０ａを緩めていく。このたわみ量は設置時には既知の量であり、当該たわみ量にセット（予圧力の付加）できたならばナット４０ａの緩め作業を一旦終了する。そして、このとき、支持台３２と結合部１８ａとの間に間隙が生じている場合には、これらの間にスペーサ３４を介装して、ボルト４２で支持台３２を結合部１８ａに固定する。その後、ナット４０ａを外して皿ばね２８を上下方向に伸び縮みが自由な状態とするようになっている。
【００３５】
勿論、この実施形態にあっても上記実施形態と同様に、皿ばね２８に予圧力が付加されることにより、上梁１４と上記ブレースの結合部１８ａとの間の上下方向隙間寸法δの見込み変化量に対して、弾発力の変動が小さい非線形ばね領域Ｒ内でたわみ変形されるように設定されている。従って、この実施形態にあっても上記実施形態と同様の機能を発揮できることはいうまでもなく、特にこの実施形態では積層される皿ばね単体２８ａは、上下に隣接されるものどうしが反対に向き合って配置されるため、許容されるばね変形量を大きく取ることができる。本実施形態の摩擦ダンパ２０は、図７に示した耐振壁５０にも適用可能である。
【００３６】
ところで、上記各実施形態にあっては上梁１４側に摩擦減衰力生成部２６を配置し、ブレース１６，１６の結合部１８ａ側に皿ばね２８を配置した場合を開示したが、これに限ることなくこれらを反対に取り付けて摩擦減衰力生成部２６を結合部１８ａ側、皿ばね２８を上梁１４側に配置してもよい。また、皿ばね２８を構成する皿ばね単体２８ａの組み合わせ配置構成に関しても、上記実施形態の開示形態に限らず、本発明の皿ばね２８に求められる設定が可能である限り、種々に変更して組み合わせ構成することができることはもちろんである。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造にあっては、耐振用補強部材と架設部材との上下方向隙間に介設されるダンパを、架設部材と耐振用補強部材との間に設けられ、水平方向を指向する滑り板および滑り板に圧接しつつ滑動する摩擦材からなる摩擦減衰力生成部と、摩擦減衰力生成部と架設部材若しくは耐振用補強部材の少なくとも何れか一方との間に設けられ、摩擦減衰力生成部に圧接力を生じさせる弾発力を発生する皿ばねとからなる摩擦ダンパで構成し、皿ばねは、所定の与圧力が付加されて圧縮された状態で、上記摩擦減衰力生成部と上記架設部材若しくは上記耐振用補強部材の少なくとも何れか一方との間に設けられ、かつ、たわみ変形量に対して弾発力の変動が線形ばね領域内よりも小さい、非線形ばね領域内で使用されるように構成したので、建物架構に地震等の水平振動が入力されると、摩擦ダンパの摩擦減衰力生成部の滑り板と摩擦材は、皿ばねの弾発力によって圧接された状態で相対的に滑動して摩擦抵抗力を発生し、この摩擦抵抗力により入力された振動を効果的に減衰することができる。このとき、種々の原因によって皿ばねの変形量が見込み変化量の範囲で変化した場合にあっても、摩擦減衰力生成部に圧接力を生じさせる皿ばねの弾発力の変動をきわめて小さくすることができるので、摩擦減衰力生成部で発生される摩擦抵抗力を略一定に維持することができ、振動減衰能力が変動することを防止することができる。さらに、皿ばねと架設部材若しくは耐震用補強部材との間のスペーサにより、皿ばねの与圧力の微調整が可能となるので、皿ばねを非線形ばね領域内に確実に設定することができ、入力された振動を効果的に減衰することができる。
【００３８】
そして上記耐振用補強部材が建物架構の空間内に備えられたブレース若しくは耐振壁であって、これらブレースまたは耐振壁の上端部と上方の該架設部材とを上記上下方向隙間に介設した上記摩擦ダンパを介して連結した場合には、減衰能力が変動することを防止した上記構成の摩擦ダンパにより設定にしたがった確実な振動減衰作用を確保しつつ、これらブレースや耐振壁が本来有する耐振機能を有効に発揮させて、これらの相乗効果により効果的に建物架構を制振することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブレースを取り付けた建物架構の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すブレースと建物架構との間に介設される摩擦ダンパの要部を断面した拡大正面図である。
【図３】図２の摩擦ダンパの要部を断面した拡大平面図である。
【図４】図２の摩擦ダンパに用いられる皿ばねを示す拡大断面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す摩擦ダンパに適用される皿ばねのばね特性の一実測例を示すグラフ図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示すブレースを取り付けた建物架構の概略構成図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態を示す耐振壁を取り付けた建物架構の概略構成図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態を示す他の摩擦ダンパの要部を断面した拡大正面図である。
【図９】図８の摩擦ダンパの要部を断面した拡大平面図である。
【符号の説明】
１０建物架構１２柱部材
１４上梁１４ａ下梁
１４ｂ床１６ブレース
１８つなぎ材１８ａ結合部
２０摩擦ダンパ２２滑り板
２４摩擦材２６摩擦減衰力生成部
２８皿ばね２８ａ皿ばね単体
５０耐振壁
δ 上下方向隙間寸法Ｒ非線形ばね領域

Claims

相対向する一対の柱部材と、これら柱部材の上下端部を連結する上、下一対の架設部材とで区画される空間内に耐振用補強部材を備え、該耐振用補強部材を上記架設部材から上下方向に適宜隙間を設けて配置し、上記耐振用補強部材と上記架設部材とを上記上下方向隙間に介設したダンパを介して連結するようにした建物架構であって、
上記ダンパを、上記架設部材と上記耐振用補強部材との間に設けられ、水平方向を指向する滑り板および該滑り板に圧接しつつ滑動する摩擦材からなる摩擦減衰力生成部と、該摩擦減衰力生成部と上記架設部材若しくは上記耐振用補強部材の少なくとも何れか一方との間に設けられ、該摩擦減衰力生成部に圧接力を生じさせる弾発力を発生する皿ばねとからなる摩擦ダンパで構成し、
該皿ばねは、所定の与圧力が付加されて圧縮された状態で、上記摩擦減衰力生成部と上記架設部材若しくは上記耐振用補強部材の少なくとも何れか一方との間に設けられ、かつ、たわみ変形量に対して弾発力の変動が線形ばね領域内よりも小さい、非線形ばね領域内で使用されるとともに、上記皿ばねと上記架設部材若しくは上記耐震用補強部材との間には、前記与圧力を調整するためのスペーサが差し込まれていることを特徴とする皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造。
上記耐振用補強部材が上記空間内に備えられたブレースであって、該ブレースの上端部と上方の該架設部材とを上記上下方向隙間に介設した上記摩擦ダンパを介して連結したことを特徴とする請求項１に記載の皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造。
上記耐振用補強部材が上記空間内に備えられた耐振壁であって、該耐振壁の上端部と上方の該架設部材とを上記上下方向隙間に介設した上記摩擦ダンパを介して連結したことを特徴とする請求項１に記載の皿ばね式摩擦ダンパを用いた制振構造。