JPH02209572A - 高力ボルト応用の制震用ダンパー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、プレキャストコンクリート（ＰＣａ）耐Ｗ
璧、または鉄骨プレース入りＰＣａ版、または外装ＰＣ
ａ耐震版あるいは耐震梁又は耐震柱などを制置要素又は
耐震要素に利用して耐震性、耐凰性の向上を図った建物
において、前記副層要素又は耐震要素の同層機構として
使用される高力ボルト応用の同層用ダンパー（エネルギ
ー吸収ダンパー　摩擦ダンパー）に関する。

従来の技術 従来、建物の横揺れを制御し、建物の耐震、耐風性能を
向上させるために用いられるＰＣａ耐震壁又は鉄骨プレ
ース入りＰＣａ版なとの制置機構としては、主に第１２
図に示したピストンシリンダ型の鉛ダンパーが知られ使
用されている。これはシリンダａ内の前後２箇所にすべ
り軸受す、　　ｃを設置し、これら２ｕの軸受す、　　
ｃにて２点支持されたピストンロッドｄが軸方向へ所望
大きざのストロークで往１篇移動自在に設置されている
。そして、ピストンロッドｄの中間部に形成された所謂
そろばん玉形状のピストンｅが、前後２箇所のすべり軸
受す、　　ｅの間に設置された鉛スリーブｆの内径面に
食い込み同船スリーブｆの内径面を弾塑性的に変形させ
ながら移動する構成とされていこの鉛ダンパーは、地震
力が導入される一方の構造く耐震）要素にピストンロッ
ドｄを結合し、他方の構造要素にシリンダａの基端部ｇ
をビン連結した形で設置し使用される。したがって、地
震α型に対しては、第１３図に荷重変形線図を示したよ
うに、ピストンｅと鉛スリーブｆとの関係において、入
力（荷重）が鉛の弾塑性耐力に達するまでは鉛スリーブ
ｆがピストンｅを拘束し、ピストンロッドｄの変位く架
構の変形）はほとんど発生せず荷重だけが上昇する。と
ころが、人力（荷１りが鉛固有の弾塑性耐力に達した途
端に、鉛スノーブｆはすっと変形してピストンｅはほぼ
一定荷重のまま移動（変位）する。そして、入力（荷Ｊ
ｌ）が鉛の弾塑性耐力よりも低下すると、再び鉛スリー
ブｆがピストンｅを拘束して移動（変位）を止め、荷重
の低下のみが進行する。このような現象（動作）は地震
人力の向きが正反対の負醒に対してもほとんど同じであ
り、この鉛ダンパーはほぼ長方形で大きなヒステリシス
ループ（エネルギー吸収ループ）を描き（１１％１３図
）、エネルギー吸収能力が大で、同層機構として優れた
作用を奏する。

本発明が解決しようとする課題 上述の鉛ダンパーは、副層機構として優れた籾層作用を
奏することは検証されている。しかし、何分にも一台が
数１０万円と云う程高価なものである。したがって、一
つの耐震建物で非常にたくさんの個数が必要とされる同
層機構としては上記鉛ダンパーは費用負担が大きすぎ、
一般の建築物にはとても使用できないので、この点が問
題視されている。

その上、上記ピストンシリンダ型の鉛ダンパーは、例え
ば耐震壁の壁厚とシリンダ外径との関係などにおいて納
まり上の問題がある。また、ピストンロッＦ’　ｄ及び
シリンダ基端部ｇをそれぞれ地震力が導入される耐震構
造要素に対してとのような態様で絹み入れるかという点
でも使用上の適用範囲や意匠的外観に問題があり、これ
らが解決すべき課題となっている。

従って、本発明の目的は、従来の鉛ダンパーにとって代
わる新規な構想に基ずく新しい安価な同層用ダンパーを
提供することである。

課題を解決するための手段 上記従来技術の課題を解決するための手段として、この
発明に係る高力ボルト応用の同層用ダンパーは、図面の
第１図〜第１！因に実施例を示したとおり、 地震力等の荷重が導入される少なくとも一対のダンパー
プレート１と２を重ね合わせ、これらを高力ボルト３及
びナツト４で締結し、所定大きさの荷重でダンパープレ
ート１．　２間にすべりが発生する構成としたことを特
徴とする（第１図）。

また、本発明の同層用ダンパーは、重ね合わせたダンパ
ープレート１．２同士の摩擦面５の処理を例えばペンキ
塗装とするか黒皮処理とするか又はショツトブラスト処
■１とするか等により、すべりが発生するＲｊＴＩの大
きさを規定し、安定した工ネルギー吸収ループを保持せ
しめたことも特徴とする（第２図）６ あるいはｊｔｌ！震力等の荷重が導入される少なくとも
一対のダンパープレー）１２は挟み材１３を介して重ね
合わせ゛、これらを高力ボルト３及びナツト４で締結し
、所定大きさの人力でダンパープレート１．２間にすべ
りが発生する構成としたことも特徴とする（第７．９図
）。

さらに本発明の副層用ダンパーは、地震力等のｒＲ重が
導入される少なくとも一対以上のダンパープレート１．
２を交互の配置で重ね合わせ、これらを高力ボルト３及
びナツト４で締結し、所定大きさのＦ１重でダンパープ
レート１．２間にすべりが発生する構成としたこと（第
１０．１１図Ａ）、そして、中間位置に挟まれたダンパ
ーブレー）２の長孔６の中に鉛又は軟質合成樹脂等の摩
擦材２１を注入したごとく第１１図Ａ、Ｂ）もそれぞれ
特徴とする。

作　　　　　用 本発明のｉｖＩ震用ダンパー１０は、ダンパーブレー）
！、２の摩擦面５の摩擦力とずベリを利用して一種の粘
性ダンパー（摩擦ダンパー）の作用を奏せしめる点に特
色がある。即ち、一対のダンパーブレー）１．２には、
高力ボルト３及びナツト４の締結力に基いて摩擦面５く
すべり面）に所定大きさの垂直力が付与され、摩擦面５
の摩擦係数との積で決まる大きさの摩擦力が設定される
。

この摩擦力が当該ｆｔ１１１１１用ダンパーｌＯの耐力
の大きさとして設定されており、一対のダンパープレー
ト１．２に負荷された地震力（荷重）の大きさが前記摩
擦力より以下であるときは、当該副層用ダンパー１０が
耐震壁又はその外周を構の剛性、耐力を十分に発揮せし
めそれらの抵抗で変形を生じさせない。従って、微弱震
動で建物がぐらくら横揺れする不快感は生じない。

ところが、一対のダンパープレート１．２に負荷された
地震入力の大きさが前記摩擦力の大きさに達すると、摩
擦面５にすべりが発生して地震エネルギーの吸収が行な
われる。　　Ｉ＋！！震人力の向きが正反対である負の
α型に対しても全く同じで、くり返し荷重に対して安定
した略長方形の大きなヒステリシスループ（エネルギー
吸収ループ）を描く（第３図）ので、地震エネルギーの
吸収能力（制罠作用）が大きい。そして、耐震壁やその
外周架橋に過大な荷重が負荷されるのを防ぎ、もってそ
れらの破壊を未然に防止するのである。つまり、耐力、
剛性のコントロールを可能ならしめる。

実　　施　　例 次に、図面に示した本発明の詳細な説明する。

まず第１図は、この発明に係る高力ボルト応用の副層用
ダンパーの基本的な実施例を示したもので、地震力（又
は７１１ＪＪ瓜）が導入される一対のダンパープレート
（平鋼プレート）１と２が重ね合わせられ、高力ボルト
３及びナツト４により所定大きさのトルクで締結されて
いる。前記高力ボルト３及びナツト４の締結力は一対の
ダンパープレート１．２の摩擦面５に垂直力として付与
され、この摩擦面５の摩擦係数と前記垂直力どの積で算
定される大きさの！Ｉ１．ｔｌｌ力が、当該１１ｇ用ダ
ンパー１０の耐力の大きさとして設定されている。

したがって、一対のダンパーブレー）１．２に導入され
た地震力等の荷重が前記摩１東面５の設定摩擦力より以
下であるときは、摩擦面５之こすへりは一切発生せず、
当該一対のダンパープレートド２と結合された耐震構造
要素の耐力、剛性を４−分に発揮せしめ変形を生じさせ
ない。ところが、荷重が前記摩擦面５の設定摩擦力の大
きさに達すると、摩擦面５にすべりが発生し、当該一対
のダンパープレート１．２と結合された耐震構造要素に
変形が発生し、この変形及び摩擦面５のすべり摩擦（摩
擦熱）などによりＩｔ！！震エネルギーが吸収、消費さ
れる。このようにある大きさ以上の地震力（くり返し荷
ＩＩ）に対して一対のダンパーブレー１１．２にすべり
を予定しているが故に、各々のボルト孔は少なくとも一
方（又は両方でも可）がすべり量に必要１−分な長さの
長孔６に形成されている。

ところで、この副層用ダンパー１０における一対のダン
パープレート１．２の摩擦面５の荷重とすべり量との関
係は、高力ボルト３とナツト４の締結力が一定の大きさ
であることを条件とすると、同摩擦面５の処理方法の相
違が第２図の結果をもたらす。

特性曲線イはペンキ塗装処理の場合を示し、同口は黒皮
処理の場合を示し、同ハはサンダー研磨処理直後の場合
を示している。また、第２図中の特性曲線二は摩擦面５
がショツトブラスト処理直後の場合を示し、同ホは赤さ
び発生状態の場合を示している。要するに、摩擦面５の
処理方法が違えば、摩擦面５のすべり荷重の大きさがか
なり大きく相違し、上記副層用ダンパー１０の耐力決定
に重要な因子となっていることが明らかである。

そして、人力荷重が摩擦面５の摩擦力以下である場合に
はすべりが発生せず、摩擦力に達すると確実に一定大き
さの荷重ですべりが発生するという点ではいずれも全く
同じ挙動を呈する。この事実は摩擦面５の処理方法の選
択によっても第３図に示したように制置機構として理想
的な面積の大きい安定な略長方形のヒステリシスループ
（エネルギー吸収ループ）を保持した副層用ダンパーｌ
Ｏを構成できることが明らかである。即ち、この副層用
ダンパーＩＯの耐力は、高力ボルト３とナツト４との締
結力を一定の大きさとする一方で、対のダンパープレー
ト１．２の摩擦面５の処理をペンキ塗装処理とするか、
ショツトブラスト処理の直後又は赤さび発生状態とする
か又はシリコン系塗料の塗布や金属溶射等の処理をする
ことによって耐力を明快に設定できる。

次に、本実施例の副層用ダンパーｌＯの用途としては、
例えば第４図Ａに示したように、ＰＣａｉ４Ｗｕｌｌと
柱７、梁８のラーメン架構との取り合い部に第５図のよ
うな態様で適用される。このＰＣａ耐震壁１１の下縁は
下位の梁８に固着（定着）され、上縁及び両側縁は−Ｆ
位の梁８及び左右の柱７．７との間に若干の隙間をあけ
て自由縁となし、上縁と上位の梁８とが副層用ダンパー
１０で連結されている。

第５図に示した副層用ダンパー１０は、一方のダンパー
プレート１を梁８のフランジ底面にｍ接で固着し、他方
のダンパープレート２はアンカー９を使用するなどして
Ｐ　Ｃａ　Ｍ　１１１璧６に一体化し、この一対のダン
パープレートｌ、　　２が高力ボルト３とナツト４で締
結され、例えば設計上の短期許容力の約半分（８トンぐ
らい）の水平力（地震力又はｍ８重）で摩擦面がすべる
ように摩擦力が設定されている。

本実施例のル１震用ダンパー１０は、第４図Ｂに示した
鉄骨プレース入りＰＣａ耐力壁１１の鉄骨プレース１２
にも同様に適用される。即ち、第６図に詳示したように
鉄骨プレース１２は副層用ダンパーの設置箇所で分断し
、各々の鉄骨ウェア部を重ね合わせ高力ボルト３及びナ
ツトで締結し、もってＩｆ用ダンパー１０による接合が
行なわれている。

本実施例の制震用ダンノで−１０は、第４図Ｃに示した
耐震用間柱１４又は耐震梁８にも同様に適用される。具
体的には第７図に示したように、−般の高力ボルトによ
るジヨイントと同様、梁８゜８同士のジヨイント部のウ
ェア及びフランジにガゼツトプレート１５を当てかい高
力ボルト３及Ｕナツトで締結し、もって副層用ダンパー
１０による接合が行なわれている。

第２の実施例 第８図に示した副層用ダンパー１０は、地震力等のｒｉ
４１が導入される一対のダンパープレート１゜２は相互
の摩擦面に挟み材１３を介して重ね合わせられ、高力ボ
ルト３とナツト４とにより所定大きさのトルクで締結さ
れている。つまり、上記第１実施例では、高力ボルト３
の締結力のばか一対のダンパープレート１．２の摩擦面
５の処理を黒皮処理とするかショツトブラスト処理にす
るか等々の処理方法によってすべり時の荷重く地震入力
に対する耐力）の大きさを最終的に設定しているが、本
実施例では挟み材１３の材質又は構成態様により耐力が
設定されている。即ち、挟み材！３は、副層用ダンパー
１０の入力荷重に対する摩擦力の大きさの設定、及びく
り返し荷重に対するすべりの安定性に寄与する。その他
にもすべり時の金属音の低減や防止、あるいは摩擦熱量
の低減、摩耗の防止なと種々な目的をもって挟み材１３
が使用される。従って、挟み材１３は、個々の目的別に
、又は全目的の綜合的効果をねらフて種々な材質、構成
態様とされる。ちなみに、第９図に示した挟み材１３は
、柔軟な鉛又はゴムのシー）ｔ３ａの表面を薄鋼板１３
ｂで被覆して補強した構成とされている。

次に、第１０図に示した別層用ダンパーｌＯは、２枚を
一部とする一方のダンパーブレー）１．１により他方の
一枚のダンパープレート２をサンドイッチ状に挟むと共
に相互の摩擦面に挟み材１３を介在せしめ、高力ボルト
３及びナツト４で締結した構成を特徴としている。これ
は要するに、対をなすダンパープレート１と２は、第１
図又は第２図に示した１枚ずつの構成とするほか、用途
又は耐震性能髪求に応じて一対以上の複数枚を交互の配
置で重ね合わせた構成で実施することもできることを示
した例である。これら第８図及び第１θ図に示した別層
用ダンパー１０の用途は、第４図Ａ−Ｃに示したＰＣａ
耐震壁などに第５図〜第７図に詳示した例と同様な態様
で適用される。

第３の実施例 第１１図Ａ、　　Ｂは、上記第１Ｏ図の実り例と同様に
２枚を一部みとするダンパープレート１．１により他方
の１枚のダンパープレート２をサンドイッチ状に挟み、
該中間位置に挟まれたダンパープレート２のボルト孔を
長孔６に形成し、この長孔６の中に高力ボルト３との関
係で一定大きさの摩擦力を発生する鉛又は軟質合成樹脂
等の摩擦材１６を注入した構成を特徴としている。摩擦
材１６により一定大きさの摩擦力が最終的に高精度に設
定されるものである。

本発明が奏する効果 以上に実Ａ１！例と併せて詳述したとおりであって、こ
の発明に係る高力ボルト応用の別層用ダンパー１０は、
ダンパープレート１．２と高力ボルト３、ナツト４とで
非常に安価に実施できる。しかも寸法、形状ともに実施
態様の自由度が大であり、ＰＣａｆｉ４震壁１１や鉄壁
１１−ス入りＰＣａｉ震壁のプレース又は耐震梁８や耐
震柱１４なとへ副層機構として実施するにあたり、相手
の構造、形態に応した適用ができるので極めて実用的で
ある。

また、この別層用ダンパー１０の耐力は主として高力ボ
ルト３の締結トルクの大きさで一義的に決められるため
、設計、製作が容易で、精度、品質上のバラツキがほと
んどないものが得られ、しかもエネルギー吸収ループの
大きい副層作用を肋待できるので、建物の耐震、耐風性
能の信頼性向上に寄与するところ大である。

その上、この別層用ダンパー１０は、柱１４や梁８の接
合部（高力ボルトジヨイント）を兼ねる形で実施できる
便利さもあり、施工性に優れるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例のル１震用ダンパーを一
部破断して示した正面図、第２図は摩擦面の処理の種類
による荷重とすべり量の関係を示した特性図、第３図は
前記第１実施例の別層用ダンパーのヒステリシスループ
（エネルギー吸収ループ）を示したグラフ、第４図Ａ、
　　Ｂ、　　Ｃは本発明の別層用ダンパーの適用例を簡
単に示した正面図、第５図〜第７図は別層用ダンパーの
具体的な実施態様を示した正面図、第８図と第１０図は
別層用ダンパーの異なる実施例を示した正面図、第９図
は挟み材の断面図、第１１図へは第３実施例の別層用ダ
ンパーを示した断面図、第１１図Ｂは第１１図Ａの１１
−１１線矢視の平面図で、第１２図は従来の別層用ダン
パーを示した断面図、第１３図は従来の副層用ダンパー
のヒステリシスループを示したグラフである。 １．２・・・ダンパープレート　　３・・・高カボルト
第 図 第 図 第 図 ＴＮりｔ 第 図ａ 第 図す 第 図Ｃ 竺 図 １　、４７１件の表示 平成　１年特許願第２８２８４号 ２、発明の名称 高力ボルト応用の装置用ダンパー ３、補正をする名 濃１覧性との関係　　　　　　特許出願人４、代理人　
　〒１０４ 住所　　東京都中央区京橋三丁目１１番２号三宝ビル３
階　　両名特許事務所 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明及び図面の簡単な説明の欄 ６、補正の内容 補正の内容 （１）　　明細書の第７頁第８行目に「（第７，９図）
」とあるのは、「（第８．９図）」と訂正する。 （２）　同書第１２頁第１３行目に「第４図Ａ」とある
のは「第４図ａ」と訂正する。 （３）　同書第１３頁第２行目に「溶接」とあるのは「
溶接等」と訂正する。 （４）　同書第１３頁第１０行目に「第４図Ｂ」とある
のは「第４図ｂ」と、同１８行目に「第４図Ｃ」とある
のは「第４図Ｃ」と訂正する。 （５）　回出第１６頁第３行目に「４図Ａ−ＣＪとある
のは「４図ａ〜Ｃ」と訂正する。 （６）　同市第１８頁第７行目に「第４図Ａ。 Ｂ　、ＣＪとあるのは「第４図ａ、ｂ、ｃｌと訂正する
。 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【１】地震力が導入される少なくとも一対のダンパープ
   レートが重ね合わせられ、これらが高力ボルト及びナッ
   トで締結されており、所定大きさの荷重でダンパープレ
   ート間にすべりが発生する構成とされていることを特徴
   とする高力ボルト応用の制震用ダンパー。 【２】重ね合わされたダンパープレートの摩擦面の処理
   によりすべりが発生する荷重の大きさが設定され安定し
   たエネルギー吸収ループが保持せしめられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した高力ボルト
   応用の制震用ダンパー。 【３】地震力が導入される少なくとも一対のダンパープ
   レートが挟み材を介して重ね合わせられ、これらが高力
   ボルト及びナットで締結され、所定大きさの荷重でダン
   パープレート間にすべりが発生する構成とされているこ
   とを特徴とする高力ボルト応用の制震用ダンパー。 【４】地震力が導入される少なくとも一対以上のダンパ
   ープレートが交互の配置で重ね合わせられ、これらが高
   力ボルト及びナットで締結されており、所定大きさの荷
   重でダンパープレート間にすべりが発生する構成とされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項又は第３項に記載した高力ボルト応用の制震用ダンパ
   ー。 【５】中間に挟まれているダンパープレートの長孔中に
   鉛又は軟質合成樹脂等の摩擦材が注入されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項に記載した高力ボルト
   応用の制震用ダンパー。