JP4930944B2 - 履歴型ダンパーの取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば免震用の鉛ダンパーや鋼材ダンパー等の履歴型ダンパーを建物や基礎等の構造体に取付ける際の履歴型ダンパーの取付構造に関する。

従来たとえば地震発生時に建物等に伝達される振動エネルギーを減衰もしくは吸収して建物等を保護する免震装置として、下記特許文献１および特許文献２のように建物等の上部構造体と基礎等の下部構造体との間に、ゴムと金属板とを交互に積層してなるアイソレータと共にダンパーを介在させることが提案されている。そのダンパーとしては、柱状のいわゆる鉛ダンパーや、鋼材ダンパー等の履歴型ダンパーが多く用いられている。

図７および図８は上記のような履歴型ダンパー１、特に鉛ダンパーの取付構造の従来例を示すもので、柱状の鉛よりなるダンパー本体２の上下部に取付板等のダンパーフランジ３をホモゲン溶着等で一体的に取付け、その各ダンパーフランジ３に形成したボルト挿通孔３ａに取付ボルト４を挿通して、建物等の上部構造体Ｆ１と、基礎等の下部構造体Ｆ２に取付ける構成である。その各構造体Ｆ１，Ｆ２のダンパー１との当接部には図７に示すように通常ベースプレート５が一体的に設けられ、そのベースプレート５に例えば図８のように溶接等で取付けたナット６に上記取付ボルト４をねじ込んで取付けるか、或いは図には省略したが上記ベースプレート５に形成した雌ねじ孔に上記取付ボルト４をねじ込んで取付けるものである。図中、７はワッシャである。

特開昭６２−４５８３６号公報 特開２００３−２７７６６号公報

ところが、従来は上記取付ボルト４により各ダンパーフランジ３とベースプレート５とを強固に密着させた状態で互いにスライド移動不能に取付けるものであるから、強い地震はもとより、極く弱い地震や、建物が風などで揺れた場合にも、それらの振動が上記ベースプレート５やダンパーフランジ３を介してダンパー本体２に伝達される。そのため、上記の振動、特に微振動であっても、それがダンパー本体に繰り返し伝達されて、長期間振動に晒されると、次第に疲労損傷し、地震発生時にはダンパーとしての機能を有効に発揮できなくなる等のおそれがある。

本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、ダンパー本体への微振動等の伝達を阻止して疲労損傷等を防止し、かつ地震発生時にはダンパーとしての機能を良好に発揮することのできる履歴型ダンパーの取付構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明による履歴型ダンパーの取付構造は、以下の構成としたものである。すなわち、ダンパー本体の上下両端部にダンパーフランジを一体的に設けた履歴型ダンパーを、上記ダンパーフランジに形成したボルト挿通孔に取付ボルトを挿通して、建物や基礎等の構造体側に設けたベースプレートに取付けるようにした履歴型ダンパーの取付構造において、少なくとも一方のダンパーフランジのボルト挿通孔と取付ボルトの軸部との間に所定間隔の隙間を設けて、その隙間の範囲内で上記ダンパーフランジとベースプレートとを、それらの面方向に相対移動可能に構成すると共に、上記ダンパーフランジとベースプレートとの間にスライド部材を介在させ、上記取付ボルトの頭部とダンパーフランジとの間にもスライド部材を介在させてなることを特徴とする。

なお、上記スライド部材としては、例えばテフロン（登録商標）シート等の滑り材や板状ゴム等の低弾性体を用いることができる。さらに上記所定間隔の隙間を設けるために、上記ボルト挿通孔の直径と、取付ボルトの軸部の直径との差は１〜６０ｍｍの範囲、より好ましくは３〜３０ｍｍの範囲内とするのが望ましい。

本発明による履歴型ダンパーの取付構造は、上記のように少なくとも一方のダンパーフランジのボルト挿通孔と取付ボルトの軸部との間に所定間隔の隙間を設けて、その隙間の範囲内で上記ダンパーフランジとベースプレートとを、それらの面方向に相対移動可能に構成すると共に、上記ダンパーフランジとベースプレートとの間にスライド部材を介在させたことによって、例えば風や地震等で上下の構造体が上記の隙間の範囲内で振動（微振動）しても上記スライド部材によって上記の振動がダンパー本体に伝達されるのを防止することが可能となる。また地震等で上記の隙間よりも大きな振動が作用した場合には、上記ベースプレートから取付ボルトおよびダンパーフランジを介してダンパー本体に伝達され、該ダンパー本体が塑性変形して振動エネルギーを減衰もしくは吸収することができるものである。

以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。図１は本発明による履歴型ダンパーの取付構造の一実施形態を示す一部切り欠き正面図、図２は図１の一部の拡大図、図３は図１におけるＡ−Ａ断面図、図４は上記ダンパーの斜視図であり、前記従来例と同様の機能を有する部材には同一の符号を付して説明する。

本実施形態の履歴型ダンパー１の取付構造は、前記従来例と同様に鉛よりなるダンパー本体２の上下部に板状のダンパーフランジ３をホモゲン溶着等で一体的に取付け、その各ダンパーフランジ３に形成したボルト挿通孔３ａに取付ボルト４を挿通して、建物等の上部構造体Ｆ１と基礎等の下部構造体Ｆ２とにそれぞれ一体的に設けたベースプレート５に取付けたもので、特に図の場合はベースプレート５に溶接等で取付けたナット６に取付ボルト４をねじ込んで取付けた構成である。なお、前述のようにベースプレート５に雌ねじ孔を形成して、その雌ねじ孔に上記取付ボルト４をねじ込むようにしてもよい。

そして本発明は上記２つのダンパーフランジ３，３のうち少なくとも上下一方のダンパーフランジ３のボルト挿通孔３ａと取付ボルト４の軸部４ｂとの間に所定間隔の隙間Ｓを設け、その隙間Ｓの範囲内で上記少なくとも一方のダンパーフランジ３と、それを取付けるベースプレート５とを、それらの面方向に相対移動可能に構成すると共に、上記少なくとも一方のダンパーフランジ３とベースプレート５との間にスライド部材８を介在させたもので、図の場合は上下両方のダンパーフランジ３，３と、それを取付ける両方のベースプレート５に適用したものである。

上記の隙間Ｓは、上記ボルト挿通孔３ａの直径と、取付ボルト４の軸部４ｂの直径との差（以下、直径差という）によって特定され、通常のボルト挿通孔３ａと取付ボルト４とが片寄りなく同心状に位置している場合の上記隙間Ｓの間隔寸法は、上記直径差の半分であり、また片寄りの有る無しに拘わらず上記隙間Ｓの平均値も上記直径差の約半分となる。さらに片寄った場合の上記隙間Ｓの最大寸法は上記直径差と同等である。上記直径差の寸法は適宜であるが、好ましくは１〜６０ｍｍ、より好ましくは３〜３０ｍｍの範囲内にするのが望ましい。なお、上記取付ボルト４の軸部４ｂの直径は、いわゆる呼び径でもよいが、より厳密には例えば上記取付ボルト４でダンパーを取付けた状態において上記ボルト挿通孔３ａの内方に取付ボルト４の雄ねじ部とそれ以外の軸部とが存在する場合には、そのいずれか大きい方の外径（直径）を言い、上記ボルト挿通孔３ａの内方に雄ねじ部が存在しない場合には軸部４ｂの外径（直径）を言うものとする。

前記のスライド部材８としては、例えば前記のように建物が風や地震等で振動、特に微振動した場合にもダンパーフランジ３とベースプレート５との円滑な相対移動を許容することができるものであれば材質等は適宜であが、本実施形態においてはテフロン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））をシート状に成形してなるテフロンシートが用いられている。特に図の場合は、図１〜図４に示すように短冊状に形成したテフロンシートを、隣り合う取付ボルト４・４（ボルト挿通孔３ａ・３ａ）間においてダンパーフランジ３とベースプレート５との間に介在させたものである。なお、上記のテフロンシートよりなるスライド部材の平面形状や配置位置等は適宜であり、例えば扁平リング状に形成してボルト挿通孔３ａの周囲に配置する、或いは上記ボルト挿通孔３ａを除く上記ダンパーフランジ３とベースプレート５との間のほぼ全面に介在させるようにしてもよい。

また上記のようなテフロンシート等のシート状のスライド部材８にあっては、ダンパーフランジ３とベースプレート５との間に複数枚重ねて配置するようにしてもよく、そのようにすると、ダンパーフランジ３とベースプレート５とを、より円滑にスライド移動させることが可能となる。また上記スライド部材８は上記ダンパーフランジ３とベースプレート５との間に単に挟んだだけでもよく、或いはダンパーフランジ３またはベースプレート５のいずれか一方または両方に接着材等で一体的に固着するようにしてもよい。

さらに必要に応じて上記スライド部材８と同様のスライド部材９を、前記取付ボルト４の頭部４ａとダンパーフランジ３との間に介在させてもよい。本実施形態は前記スライド部材８と同様のテフロンシートよりなるスライド部材９を扁平リング状に形成して、前記各取付ボルト４の頭部４ａとダンパーフランジ３との間に介在させたもので、特に図の場合は上記頭部４ａとダンパーフランジ３との間にワッシャ７を介在させ、そのワッシャ７とダンパーフランジ３との間に上記スライド部材９を介在させたものである。そのスライド部材９の材質や形状等は前記スライド部材８と同様に適宜変更可能であり、また上記スライド部材９を介在させなくてもダンパーフランジ３とベースプレート５とが相対移動可能な場合には上記スライド部材９は必ずしも設けなくてもよい。なお、上記取付ボルト４の締付けトルクは、ダンパーフランジ３とベースプレート５との前記の相対移動を阻害することなく、しかも振動等でボルトが緩まない程度に設定すればよい。

上記のように本発明は、ダンパーフランジ３のボルト挿通孔３ａと取付ボルト４の軸部４ｂとの間に設けた隙間Ｓの範囲内で上記ダンパーフランジ３とベースプレート５とを相対移動可能に構成して該ダンパーフランジ３とベースプレート５との間にスライド部材８を介在させ、また必要に応じて取付ボルト４の頭部４ａとダンパーフランジ３との間にスライド部材９を介在させたから、例えば風や地震等で上下の構造体Ｆ１，Ｆ２が上記隙間Ｓの範囲内で振動（微振動）しても上記スライド部材８および必要に応じてスライド部材９によって上記の振動がダンパー本体２に伝達されるのを防止することが可能となり、上記ダンパー本体２が前記従来のように疲労損傷するのを防ぐことができる。

また、地震等で上記所定間隔の隙間Ｓよりも大きな振動が上記構造体Ｆ１，Ｆ２に作用した場合には、その振動が上記各構造体Ｆ１，Ｆ２のベースプレート５から取付ボルト４およびダンパーフランジ３を介してダンパー本体に伝達され、該ダンパー本体が塑性変形して振動エネルギーを減衰もしくは吸収することができる。その結果、ダンパーとしての機能を損ねることなく耐久性のよい履歴型ダンパーの取付構造を提供することが可能となるものである。

なお、上記実施形態は、スライド部材８，９としてテフロンシートを用いたが、例えばテフロン樹脂等を塗布して設けるようにしもよい。具体的には、例えばダンパーフランジ３とベースプレート５との当接面のいずれか一方または両方、また必要に応じて取付ボルト４の頭部４ａとダンパーフランジ３との当接面のいずれか一方または両方にテフロン樹脂等を塗布すればよい。また上記のようなテフロンシートやテフロン樹脂等の滑り材に限らず、例えば板状のゴム等の弾性体を、上記ダンパーフランジ３とベースプレート５との間、および必要に応じて取付ボルト４の頭部４ａとダンパーフランジ３との間に介在させてもよい。このような板状のゴム等の弾性体を用いることによって、その弾性体の弾性変形で上記ダンパーフランジ３とベースプレート５および取付ボルト４の頭部４ａとダンパーフランジ３とを円滑にスライド移動させることが可能となる。

また上記実施形態は、本発明の構成を上下のダンパーフランジ３およびベースプレート５の両方に適用したが、上下いずれか一方にのみ適用してもよく、そのようにしても上記とほぼ同様の作用効果が得られる。

さらに本発明は、既設のダンパーにも適用可能であり、例えば前記図７のように建物等の上記構造体Ｆ１と、基礎等の下部構造体Ｆ２との間に既に付設したダンパー１にも適用することができる。その場合、上記ダンパーフランジ３とベースプレート５との間に上記テフロンシート等のスライド部材８を介在させる場合には、予め取付ボルト４を緩め若しくは取外した後、上記スライド部材８の厚さと同等もしくはそれよりも僅かに大きい高さに上記構造体Ｆ１をジャッキアップ等で押し上げて上記部材３，５間に上記スライド部材８を挿入して配置すればよい。

また、ダンパーフランジ３のボルト挿通孔３ａと取付ボルト４の軸部４ｂとの間に所定間隔の隙間Ｓを設けるには、上記ボルト挿通孔３ａの径を拡張する加工を行えばよいが、ダンパー本体を含めてダンパーフランジ３を施工位置に設置したままで上記のような拡張加工を施すのは非常に困難で、またダンパー本体を含めてダンパーフランジ３を施工位置から移動して加工を施すのは更に困難である。そのような場合には、前記図８のような既存の取付ボルト４よりも少なくとも軸部の径が小さいボルトを用いればよい。

図５および図６はその一例を示すもので、図５は前記図８のような既存の取付ボルト４に代えて、そのボルト４の軸部４ｂよりも径の細い軸部４１ｂをボルト頭部４１ａと雄ねじ部４１ｃとの間に設けた取付ボルト４１を用いることによって、上記軸部４１ｂとボルト挿通孔３ａとの間に隙間Ｓを設けたものである。なお、上記雄ねじ部４１ｃは、既存の取付ボルト４の雄ねじ部と同径同ピッチに形成され、前記ベースプレート５に設けたナット６にねじ込まれている。

図６は前記図８のような既存の取付ボルト４に代えて、それよりも呼び径や軸部の径の小さい取付ボルト４２と、内外周面に雌ねじ孔１０ａと雄ねじ１０ｂとを有する筒状のボルト１０とを用いたものである。前記ベースプレート５に設けたナット６内に、上記筒状のボルト１０をねじ込み、その筒状のボルト１０の雌ねじ孔１０ａに上記取付ボルト４２をねじ込むことによって、その取付ボルト４２の軸部４２ｂとボルト挿通孔３ａとの間に隙間Ｓを設けたものである。

上記図５および図６のように取付ボルト４に代えて、それぞれ取付ボルト４１，４２を用いたものにあっても、そのボルト頭部４１ａ，４２ａとダンパーフランジ３との間に、必要に応じて前記のようなスライド部材９を介在させてもよく、その場合には上記各取付ボルト４１，４２をナット６にねじ込む際に、その各ボルト頭部４１ａ，４２ａとダンパーフランジ３との間に上記スライド部材９を介在させればよい。また図５および図６のように各ボルト頭部４１ａ，４２ａとダンパーフランジ３との間にワッシャ７を介在させる場合には、そのワッシャ７とダンパーフランジ３との間にスライド部材９を介在させればよい。なお、上記ワッシャ７が不要な場合には、ボルト頭部４１ａ，４２ａとダンパーフランジ３との間にスライド部材９を介在させればよい。前記図２の場合も同様である。上記図５および図６のように構成することによって、既設のダンパーにあっても前記図１〜図４の実施形態と同様の作用効果が得られる。

なお、上記各実施形態は免震用の柱状の鉛ダンパーを取付ける場合を例にして説明したが、鉛ダンパーに限らず、例えば錫等で柱状に形成したダンパーでもよく、或いは鋼板等の硬質板とゴム等の弾性体とを上下に交互に複数積層してなる積層体（アイソレータ）中に鉛や錫等よりなる柱状のダンパー（プラグ）を設けた、いわゆるアイソレータ付きダンパーを取付ける場合にも適用可能であり、又いわゆる鋼材ダンパーや、その他、免震用に限らず各種の履歴型ダンパーを取付ける場合にも適用することができる。

以上のように本発明によれば、鉛ダンパーや鋼材ダンパー等の履歴型ダンパーに風や地震等による振動で所定振幅以上の振動、特に微振動が繰り返し作用しても、それらの振動がダンパー本体２に伝達されるのが防止され、それによってダンパー本体２が疲労損傷するのを防止することができると共に、地震等で所定振幅以上の振動が作用した場合には、ダンパー本体が塑性変形して振動エネルギーを減衰もしくは吸収することができる。その結果、ダンパーとしての機能を損ねることなく耐久性のよい履歴型ダンパーの取付構造を提供することが可能となるもので、産業上も有効に利用できるものである。

本発明による履歴型ダンパーの取付構造の一実施形態を示す正面図。 図１の一部の拡大図。 図１におけるＡ−Ａ断面図。 上記履歴型ダンパーの斜視図。 既設の履歴型ダンパーへの適用例を示す一部の拡大図。 既設の履歴型ダンパーへの他の適用例を示す一部の拡大図。 従来の履歴型ダンパーの取付構造の一例を示す正面図。 図７の一部の拡大図。

符号の説明

１ 履歴型ダンパー
２ ダンパー本体
３ ダンパーフランジ
３ａ ボルト挿通孔
４ 取付ボルト
４ａ 頭部
４ｂ 軸部
５ ベースプレート
６ ナット
７ ワッシャ
８、９ スライド部材
Ｆ１ 上部構造体
Ｆ２ 下部構造体

Claims (3)

1. ダンパー本体の上下両端部にダンパーフランジを一体的に設けた履歴型ダンパーを上記ダンパーフランジに形成したボルト挿通孔に取付ボルトを挿通して、建物や基礎等の構造体側に設けたベースプレートに取付けるようにした履歴型ダンパーの取付構造において、
   少なくとも上下一方のダンパーフランジのボルト挿通孔と取付ボルトの軸部との間に所定間隔の隙間を設け、その隙間の範囲内で上記ダンパーフランジとベースプレートとを、それらの面方向に相対移動可能に構成すると共に、上記ダンパーフランジとベースプレートとの間にスライド部材を介在させ、
   上記取付ボルトの頭部とダンパーフランジとの間にもスライド部材を介在させてなることを特徴とする履歴型ダンパーの取付構造。
2. 上記スライド部材としてテフロンシート等の滑り材や板状ゴム等の低弾性体を用いることを特徴とする請求項１に記載の履歴型ダンパーの取付構造。
3. 上記所定間隔の隙間を設けるために、上記ボルト挿通孔の直径と、取付ボルトの軸部の直径との差を１〜６０ｍｍの範囲内に設定してなる請求項１または２に記載の履歴型ダンパーの取付構造。

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