JP4595261B2 - 免振装置のダンパー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、免震対象物とその支持構造物との間に介装される免振装置のダンパーに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、地震や生活振動などが入力されるのを遮断または低減するのに免震装置が用いられるが、この免震装置は、免震対象物を長周期性をもって支持する支承要素と、振幅(変位量)を抑制するバネ要素と、振動を減衰するダンパー要素とを備えて構成される。上記支承要素としては滑り支承や転がり支承等があり、上記バネ要素としてはコイルバネ等があり、上記ダンパー要素としてはオイルダンパーや摩擦ダンパー等がある。
【0003】
例えば、免振対象物となる上部構造体と下部構造体との間に上記支承要素と上記バネ要素とを兼ねた積層ゴムと摩擦ダンパーとが介装された免震装置がある。この摩擦ダンパーは、上部構造体から下方に突設された支承体とその下端部と対向する下部構造体の上面に設けられた摩擦材とで構成されている。即ち、上部構造体は積層ゴムと支承体とで支持されており、地震等によって積層ゴムが変形しつつ水平方向に変位すると、前記支承体は摩擦材上を滑動しその変位エネルギーを摩擦による熱エネルギー等に変換して振動を吸収する摩擦ダンパーを構成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記免震装置にあっては、この摩擦ダンパーを構成する支承体も上部構造体を支持しているため装置自身が大型化し、その設置には大がかりな作業が必要となる。また、上部構造体及び下部構造体そのものが摩擦ダンパーを構成するので、摩擦ダンパーは上部構造体及び下部構造体の一部として現場で施工せざるを得ない。このため、施工性が悪く多大な手間と時間がかかるという課題がある。
【0005】
さらに、この摩擦ダンパーの摩擦力は上部構造体の重量に起因し、この重量は前記積層ゴムと前記支承体とに分散して作用するため、支承体側にかかる重量を所定の荷重に安定させて設定することが難しく、所望の免震効果を得ることができないという課題があった。
【0006】
また、摩擦ダンパーに代えてオイルダンパーを使用すると比較的容易に取り付けられるものもあるが、封入されたオイルが漏れた場合には再充填する必要があるとともに、運搬時の積載方法や転倒等によって本来の性能が発揮できなくなる場合があるという課題があった。
【0007】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、安定した性能を確保し、免震対象物とその支持構造物との間に容易に組み込むことができる免震装置のダンパー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請求項1に示す発明は、免震対象物とその支持構造物との間に介装される免振装置のダンパーにおいて、複数の板材が重ね合わされ所定の方向に互いに摺動しつつ移動可能にボルト・ナット接合され、それらの重合部に前記ボルトによって前記板材同士に圧接力を付与する皿ばねを備えて摩擦ダンパーを構成し、互いに圧接し合う前記板材同士はそれぞれ前記移動方向の相反する側の端部に結合部を備え、この結合部が前記免震対象物と前記支持構造物とにそれぞれ回動自在に取り付けられており、前記板材は前記両結合部間の全域にわたって重合され、この重合部分に前記ボルト・ナットおよび皿ばねが備えられるとともに前記摩擦ダンパーは前記板材の座屈変形を防止する鋼管でその外周を覆われており、前記複数の板材は、他の板材より幅広く形成された板材を有し、前記鋼管は、前記幅広く形成された板材の側部に溶接され一体をなしていることを特徴とする。
【0009】
この構成によれば、免震装置を構成するダンパーを単体で機能する摩擦ダンパーとすることができるため現場で組み立てる必要はなく、例えば工場等の設備の整った場所で摩擦ダンパーを組み立てることができる。したがって、容易にかつ短時間で摩擦ダンパーを組み立てることができるとともに、機械作業によって皿ばねの付勢力を調節して所望の摩擦力が作用する摩擦ダンパーを構成することができる。また、この摩擦ダンパーには両端部に結合部が設けられているので、摩擦ダンパーでありながらオイルダンパーのように免震対象物とその支持構造物との間に容易に取り付けることができる。
【0011】
また、ボルトや皿ばねは板材の全域に分散されて配設されるので摩擦ダンパーが局部的に大型化することはなく、設置個所を選ばず狭い設置スペースであっても取り付けることができる。
【0012】
さらに、相対変位する板材は鋼管によって座屈変形が防止されるので、安定したダンパー性能を確保することができ、またこの鋼管によって皿ばねおよびボルトナットが覆われて外部に露出しないので、露出する部分であっても適用することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の免震装置のダンパーに適した免震構造の一実施形態を示す概略図、図2はダンパーの平断面図、図3は図2の側断面図、図4は図2のA−A断面図である。
【0014】
本発明の免震装置のダンパーは、例えば建物の上部基礎12と下部基礎16との間に積層ゴム14とともに介装され、上部基礎12と下部基礎16とからそれらの対向する側に向かってそれぞれ突設された上下の固定部材20に回動自在にピン結合され、建物に入力される振動エネルギーなどの外力を吸収する摩擦ダンパー30である。ここで、積層ゴム14と摩擦ダンパー30とは上部基礎12と下部基礎16との間に多数備えられ、複数の摩擦ダンパー30はそれぞれ対をなして直交する方向に向けられて設置されていることが望ましい。
【0015】
この摩擦ダンパー30は、前記下固定部材20aに取り付けられる下ダンパーユニット32と、前記上固定部材20bに取り付けられる上ダンパーユニット38とで構成されている。
【0016】
下ダンパーユニット32は短冊状の板材でなる3枚の圧接板34とこれら圧接板34を一体として固定部材20に結合する結合部材36とで構成されている。
【0017】
前記3枚の圧接板34は、その板面が互いに対向され適宜間隔を隔てた状態で、それらの長手方向の一方の端部が結合部材36に溶接されている。
【0018】
結合部材36は、前記固定部材20を挟む2枚の軸受け板36aとこれら軸受け板36aの一端を間隔を隔てて接合する接合部36bとで構成され、この接合部36bに軸受け板36aと反対側から前記圧接板34が溶接されている。前記軸受け板36aには、この下ダンパーユニット32を固定部材20にピン接合するための貫通孔36cが設けられ、この貫通孔36cには固定部材の開口20cと共に回動軸44が挿通される。
【0019】
前記上ダンパーユニット38は、前記下ダンパーユニット32と同様の板材でなり間隔を隔てた2枚の圧接板40とそれらの一端部に設けられた前記結合部材36とで構成されている。結合部材36には下ダンパーユニット32と同様にその接合部36bに軸受け板36aと反対側から前記圧接板40が溶接されている。
【0020】
前記下ダンパーユニット32の3枚の圧接板34間にそれぞれ、前記上ダンパーユニット38の2枚の圧接板40が挿入されて5枚の圧接板34、40は重合されている。下ダンパーユニット32の圧接板34にはそれぞれ幅方向の中央に位置させて、長手方向に適宜間隔を隔ててボルト46が貫通される複数の挿通孔34aが設けられ、この挿通孔34aに対応させて上ダンパーユニット38の圧接板40には、その長手方向に沿わせて長穴40aが形成されている。重合された各圧接板34、40には、前記挿通孔34aおよび長穴40aを避けてそれぞれ摩擦板48が固定されている。ここで、摩擦板48は熱硬化型樹脂を結合材として、アラミド繊維,ガラス繊維,ビニロン繊維,カーボンファイバー,アスベストなどの繊維材料と、カシューダスト,鉛などの摩擦調整材と、硫酸バリュームなどの充填剤とからなる複合摩擦材料で形成され、一定の摩擦係数を有する摩耗の著しく少ない特性を備える。
【0021】
前記5枚の圧接板34、40の重合部の挿通孔34aと長穴40aとにボルト46を貫通させ、その突出した部分に7枚の皿ばね50aを重ね合わせた皿ばねユニット50を挿通させてナット52で締結し、皿ばねユニット50を圧縮させる。この皿ばねユニット50の圧縮による弾発力が各圧接板34、40間の摩擦板48を押圧するように付勢する。
【0022】
そして、建物が地震等によって水平方向に層間変位すると、この摩擦ダンパー30は上ダンパーユニット38と下ダンパーユニット32とが水平方向に相対変位し、その変位エネルギーを摩擦によって消費して振動を減衰させる。このとき、ボルト頭部46aと圧接板34間、皿ばねユニット50と圧接板34およびナット52間には大型のワッシャ54を介在させるとボルト軸力が確実に皿ばねユニット50に入力され所定の摩擦力が得られやすい。
【0023】
また、下ダンパーユニット32には、これら圧接板34、40をその外部から覆う角形鋼管56が設けられ、3枚の圧接板34のうち真ん中に位置する圧接板34bが他の圧接板34cよりわずかに幅広く形成されこの圧接板34bの側部に角形鋼管56が溶接され一体をなしている。この角形鋼管56は下ダンパーユニット32と上ダンパーユニット38とが相対変位する際にガイドとして作用しそれらの座屈変形を防止する機能を有している。すなわち、この摩擦ダンパー30は外観上は角形鋼管56の両端部に固定部材20との結合部材36を備えた形態をなしている。
【0024】
この摩擦ダンパー30は、工場等で組み立てられて現場に搬入され、下部基礎12と上部基礎16とに設けられた固定部材20を結合部材36の軸受け板36a間に挟むように上下のダンパーユニット32、38を配設し、それら軸受け板36aと固定部材20を貫通する回動軸44で固定するだけで建物に取り付けることができる。本実施形態では、摩擦ダンパー30を水平方向の荷重に作用するように設置した例を示したが、これに限るものではない。
【0025】
すなわち、本実施形態の摩擦ダンパー30はユニットとして建物とは別体として構成することができるため、摩擦ダンパー30を現場で組み立てる必要はない。したがって、工場等の充実した設備を使って容易にかつ短時間で摩擦ダンパー30を組み立てることができるとともに、機械作業によって皿ばねユニット50の付勢力を正確に調節し所望の摩擦力が作用する摩擦ダンパー30を構成することができる。
【0026】
また、摩擦ダンパー30に押圧力を付勢する皿ばねユニット50やボルト46・ナット52を圧接板34、40の全域にわたって分散させてたので、摩擦ダンパー30が局部的に大型化することなく、狭い上部基礎16と下部基礎12との間であっても設置個所を選ばず容易に取り付けることができる。
【0027】
さらに、摩擦ダンパー30を構成する圧接板34、40の重合部は角形鋼管56によってその変位方向にガイドされて座屈変形しないので、安定したダンパー性能および高い信頼性を確保することができる。また、その角形鋼管56によって皿ばねユニット50およびボルト46・ナット52が覆われて外部に露出しないので見映えがよく、露出する部分であっても摩擦ダンパー30を備えることができる。
【0028】
本実施形態においては、本摩擦ダンパー30を建物の上部基礎12と下部基礎16との間に介装した免震装置に適用した例を示したがこれに限らず、橋梁や近接する構造物間、連絡通路の取り合い部分など、2つの構造物間に備えられる免震装置であれば適用することができる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の免震装置のダンパーは、構造物の一部として組み込まれることなく単体として構成される摩擦ダンパーなので、工場等で容易にかつ短時間で組み立てることができるとともに、機械作業によって所望の摩擦力に設定することができるとともに容易に設置することができる。
【0030】
また、複数のボルトおよび皿ばねを前記板材の全域にわたって分散させたので、摩擦ダンパーが局所的に大型化せず狭い設置スペースであっても自由に組み込むことができる。
【0031】
更に、前記摩擦ダンパーにはその外周を板材の座屈変形を防止する鋼管で覆うので、安定したダンパー性能を確保することができるとともに、美観を損ねることなく露出する部分にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の免震装置のダンパーに適した免震構造の一実施形態を示す概略図である。
【図2】本発明の一実施形態を示す摩擦ダンパーの平断面図である。
【図3】図2の側断面図である。
【図4】図2のA−A断面図である。
【符号の説明】
12 下部基礎(支持構造物)
16 上部基礎(免震対象物)
30 摩擦ダンパー
34 圧接板(板材)
36 結合部材(結合部)
40 圧接板(板材)
46 ボルト
50a 皿ばね
56 角形鋼管(鋼管)
Claims (1)
- 免震対象物とその支持構造物との間に介装される免振装置のダンパーにおいて、
複数の板材が重ね合わされ所定の方向に互いに摺動しつつ移動可能にボルト・ナット接合され、それらの重合部に前記ボルトによって前記板材同士に圧接力を付与する皿ばねを備えて摩擦ダンパーを構成し、互いに圧接し合う前記板材同士はそれぞれ前記移動方向の相反する側の端部に結合部を備え、この結合部が前記免震対象物と前記支持構造物とにそれぞれ回動自在に取り付けられており、
前記板材は前記両結合部間の全域にわたって重合され、この重合部分に前記ボルト・ナットおよび皿ばねが備えられるとともに前記摩擦ダンパーは前記板材の座屈変形を防止する鋼管でその外周を覆われており、
前記複数の板材は、他の板材より幅広く形成された板材を有し、
前記鋼管は、前記幅広く形成された板材の側部に溶接され一体をなしていることを特徴とする免振装置のダンパー。
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