(57)【要約】【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するにあたって、座屈対策を施した摩擦ダンパーを提供する。【解決手段】それぞれ少なくとも一方の端部側に板厚方向に間隔を置いて互いに対向する圧接プレート７ａ，８ａを有し、他方の端部が建物架構に結合される１対の剛性部材７，８を備え、一方の圧接プレート７ａには剛性部材の軸方向に沿って延びる長孔１１が形成されるとともに、該圧接プレートを両面から挟み込むように１対の支圧板１２，１２が配置され、２つの圧接プレート７ａ，８ａ及び１対の支圧板１２，１２は、長孔１１を通ってこれら部材を貫通するボルト１４の締め付けによって互いに圧接され、架構の変形に伴って剛性部材の軸方向に摺動する一方の圧接プレート７ａと支圧板１２，１２との摩擦力により、架構の変形を抑制する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項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、
それぞれ少なくとも一方の端部側に板厚方向に間隔を置いて互いに対向する圧接プレートを有し、他方の端部が前記建物架構に結合される１対の剛性部材を備え、
一方の前記圧接プレートには前記剛性部材の軸方向に沿って延びる長孔が形成されるとともに、該圧接プレートを両面から挟み込むように１対の支圧板が配置され、
前記２つの圧接プレート及び１対の支圧板は、前記長孔を通ってこれら部材を貫通するボルトの締め付けによって互いに圧接され、
前記架構の変形に伴って前記剛性部材の軸方向に摺動する前記一方の圧接プレートと前記支圧板との摩擦力により、前記架構の変形を抑制することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項２】
前記１対の支圧板は前記圧接プレートよりも板厚が厚く、かつ該支圧板に設けられた前記ボルトの貫通孔は、前記圧接プレートに設けられた前記長孔を含む前記ボルトの貫通孔より径が小さいことを特徴とする請求項１記載の摩擦ダンパー。
【請求項３】
前記圧接プレートは、その板厚方向が架構面と平行となるように配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の摩擦ダンパー。
【請求項４】
前記摩擦ダンパーは前記架構の内周に固定される矩形のフレームの内方に配置されて、前記剛性部材の他方の端部が該フレームに結合されることを請求項１，２又は３記載の摩擦ダンパー。
【請求項５】
前記剛性部材はＬ型鋼からなり、Ｌ型を形成する一方のプレートが前記圧接プレートを構成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１記載の摩擦ダンパー。
【請求項６】
前記剛性部材は溝型鋼からなり、溝型の底部を形成するプレートが前記圧接プレートを構成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１記載の摩擦ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。より具体的には、一方の分割ブレース片を摩擦ダンパーの圧接板として利用するとともに、この圧接板との間で摺動して摩擦を生じる他の圧接板を介して分割ブレース片を連結している。したがって、このような摩擦ダンパーは、それ自体をブレース材として利用したものであるということもできる。
【０００３】
摩擦ダンパーをブレース材として使用する場合、部材長が大となるため座屈しやすく、したがって座屈を抑えるべく圧縮強度を確保する必要がある。しかしながら、従来の摩擦ダンパーにおいては座屈に対する考慮がなされていない。また、摩擦ダンパーを構成する圧接板どうしはボルトの締め付け力によって互いに圧接されているが、このボルトは軸方向が架構面に対して直交するように配置されているため、壁部の厚さなど建物の用途に支障をきたすおそれがある。
【０００４】
さらに、地震時においては架構は面内方向のみらず、面外方向にも変形を生じるが、この面外変形に対応し、破損しないことが要求される。また、これらに加えて良好な履歴性状をもつことや、柱梁架構が木造の場合などには強度が低いため、摩擦ダンパーの接合部の強度確保が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９ー１５０５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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するにあたって、座屈対策を施した摩擦ダンパーを提供することにある。
この発明の別の目的は、圧接力を導入するためのボルトを架構の面内方向に納めることができ、建物壁部に支障をきたすことがない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、摩擦ダンパーに要求される建物架構の面外変形への対応、履歴性状の向上、接合部の強度確保等を図ることができる摩擦ダンパーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、
それぞれ少なくとも一方の端部側に板厚方向に間隔を置いて互いに対向する圧接プレートを有し、他方の端部が前記建物架構に結合される１対の剛性部材を備え、
一方の前記圧接プレートには前記剛性部材の軸方向に沿って延びる長孔が形成されるとともに、該圧接プレートを両面から挟み込むように１対の支圧板が配置され、
前記２つの圧接プレート、１対の支圧板は、前記長孔を通ってこれら部材を貫通するボルトの締め付けによって互いに圧接され、
前記架構の変形に伴って前記剛性部材の軸方向に摺動する前記一方の圧接プレートと前記支圧板との摩擦力により、前記架構の変形を抑制することを特徴とする摩擦ダンパーにある。
【０００８】
上記摩擦ダンパーにおいて、前記１対の支圧板は前記圧接プレートよりも板厚が厚く、かつ該支圧板に設けられた前記ボルトの貫通孔は、前記圧接プレートに設けられた前記長孔を含む前記ボルトの貫通孔より径が小さい構成を採用することができる。また、前記圧接プレートは、その板厚方向が架構面と平行となるように配置される構成を採用することもできる。
【０００９】
さらに、摩擦ダンパーは前記架構の内周に固定される矩形のフレームの内方に配置されて、前記剛性部材の他方の端部が該フレームに結合される構成を採用することもできる。前記剛性部材はＬ型鋼からなり、Ｌ型を形成する一方のプレートが前記圧接プレートを構成するようにしてもよい。あるいは、前記剛性部材は溝型鋼からなり、溝型の底部を形成するプレートが前記圧接プレートを構成するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、一方の圧接プレートを１対の支圧板で挟み込み、他方の圧接プレートとともにこれら部材をボルトで緊締するので、ダンパー部において剛性部材どうしが一体となり、組立体として座屈強度が増大する。
【００１１】
また、支圧板の厚さを圧接プレートの厚さよりも大きくし、かつ支圧板に設けられたボルト貫通孔を圧接プレートに設けられたボルト貫通孔よりも小さくすることにより、支圧板によってボルトが拘束され、摺動時に倒れの発生が抑えられる。これにより、摩擦ダンパーの履歴性状が良好となる。
【００１２】
また、圧接プレートは、その板厚方向が架構面と平行となるように、すなわちボルトの軸方向が架構面と平行となるように配置されることにより、架構面外にボルトが突出するのを防ぐことができ、建物の壁部の厚さなど平面計画に影響を与えにくい。
【００１３】
さらに、摩擦ダンパーを架構の内周に固定される矩形のフレームを介して架構に取り付けることにより、柱梁架構がフレームによって補強されるので、摩擦ダンパーを木造等の強度が低い建物にも設置することが可能となる。さらに、剛性部材として横方向への剛性が比較的小さなＬ形鋼や溝形鋼を用いることにより、剛性部材どうしの接合部の単純な形状と相俟って架構面外方向の変形にも容易に追随させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第１実施形態を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ線矢視図である
【図５】この発明の第２実施形態を示す正面図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ線矢視断面図である。
【図７】この発明の第３実施形態を示す正面図である。
【図８】この発明の第４実施形態を示す正面図である。
【図９】この発明の第５実施形態を示す正面図である。
【図１０】図９のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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４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。図示の例では架構４の対角位置に接合プレート５，５が設けられ、摩擦ダンパー１は、これらの接合プレート５，５間に設置されている。
【００１６】
摩擦ダンパー１は、剛性部材としての１対のＬ型鋼（山型鋼）７，８を備える。Ｌ型鋼７，８はいずれも、互いに直角をなす２つのプレート７ａ，７ｂ及びプレート８ａ，８ｂをそれぞれ有し、各Ｌ型鋼７，８の一方のプレート７ａ，８ａが圧接プレートを構成している。各Ｌ型鋼７，８の一方の端部側部分は、それらの圧接プレート７ａ，８ａが板厚方向に間隔を置いて互いに対向するように配置されている。また、各Ｌ型鋼７，８の他方の端部は、プレート７ｂ，８ｂにおいてボルト９により接合プレート５，５にそれぞれ固定されている。
【００１７】
摩擦ダンパー１のダンパー部は、図２〜図４に拡大して示すように圧接プレート７ａ，８ａが互いに対向する部分によって形成される。一方の圧接プレート７ａの両面にはステンレスプレートなどからなるすべり材１０が固定されている。そして、すべり材１０及び圧接プレート７ａには、これらを貫通する複数（図示例では３つ）の長孔１１がＬ型鋼７の軸方向に間隔を置いて形成されている。各長孔１１はＬ型鋼７の軸方向に沿って延びる孔である。
【００１８】
圧接プレート７ａを両面から挟み込むように１対の支圧板１２，１２が配置されている。これらの支圧板１２，１２は圧接プレート７ａ，８ａよりも板厚が厚くなっている。支圧板１２，１２の内面には、各長孔１１の形成部分に位置するように円形の摩擦材１３が設けられている。２つの圧接プレート７ａ，８ａ及び１対の支圧板１２，１２は、長孔１１を通ってこれら部材を貫通するボルト１４及びこれに螺着されるナット１７により締結され、所定の圧接力を付与されている。
【００１９】
ボルト１４は長孔１１を通るように設置されているので、圧接プレート７ａは支圧板１２，１２に対し摺動して、相対移動可能である。ここに、支圧板１２，１２に設けられたボルト１４の貫通孔１５は、圧接プレート７ａ，８ａにそれぞれ設けられた長孔１１，ボルト貫通孔１６よりも径が小さくなっている。ボルト１４にはその頭部側とナット１７側に座金１８が装着され、この座金１８と圧接プレート７ａ，８ａとの間には支圧板１２，１２に弾発力を付与する複数枚の皿ばね１９が装着されている。
【００２０】
図１に示すように、圧接プレート７ａ，８ａは、その板厚方向が架構面と平行となるように架構４に配置される。したがって、ボルト１４の軸方向も架構面と平行となる。一方、プレート７ｂ，８ｂを接合プレート５，５に取り付けるためのボルト９は架構面と直交する。
【００２１】
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、摩擦ダンパー１には軸方向の力が作用する。これにより、Ｌ型鋼７，８には相対移動が生じ、Ｌ型鋼７の圧接プレート７ａが支圧板１２，１２に対して摺動する。その結果、これら圧接プレート７ａ，支圧板１２，１２間には摩擦力が生じ、この摩擦力はＬ型鋼７，８を介して接合プレート５，５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。
【００２２】
上記のような摩擦ダンパー１によれば、一方の圧接プレート７ａを支圧板１２，１２で挟み込み、他方の圧接プレート７ｂとともにこれら部材をボルト１４で緊締するので、ダンパー部においてＬ型鋼７，８どうしが一体となり、組立体として座屈強度が増大する。
【００２３】
また、支圧板１２，１２の厚さを圧接プレート７ａ，８ａの厚さよりも大きくし、かつ支圧板１２，１２に設けられたボルト貫通孔１５を圧接プレート７ａ，８ａにそれぞれ設けられた長孔１１，ボルト貫通孔１６よりも小さくしたので、支圧板１２，１２によりボルト１４が拘束され、摺動時に倒れの発生が抑えられる。これにより、摩擦ダンパーの履歴性状が良好となる。
【００２４】
また、圧接プレート７ａ，８ａは、その板厚方向が架構面と平行となるように、すなわちボルトの軸方向が架構面と平行となるように配置されているので、架構面外にボルトが突出するのを防ぐことができ、建物の壁部の厚さなど平面計画に影響を与えにくい。一方、架構４との接合部においては、ボルト９が架構面と直交方向になるため（図１参照）、ボルト締め付けの施工が容易となる。さらに、剛性部材として横方向への剛性が比較的小さなＬ形鋼や後述するように溝形鋼を用いることにより、剛性部材どうしの接合部の単純な形状と相俟って架構面外方向の変形にも容易に追随させることができる。
【００２５】
図５，図６は、この発明の第２実施形態を示している。この実施形態では、１対の剛性部材として溝形鋼２０，２１が用いられている。この実施形態の場合、溝形鋼２０，２１の底部プレートが圧接プレート２０ａ，２１ａを構成し、それらの一方の端部側が互いに対向するように配置され、その対向部分によって第１実施形態と同様のダンパー部が形成される。底部プレート２０ａ，２１ａの他方の端部は、断面Ｔ字形に形成された接合プレート５，５にボルト９により固定されている。この第２実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００２６】
図７は、この発明の第３実施形態を示している。この実施形態では、摩擦ダンパー１は矩形のフレーム２２の内方に配置され、このフレーム２２を介して架構４に取り付けられている。フレーム２２は、例えば、横方向の１対のＬ形鋼２２ａ，２２ａ及び縦方向の１対のＬ形鋼２２ｂ，２２ｂの各端部を４つの接合プレート５，５，２３，２３を介して連結して形成することができる。そして、摩擦ダンパー１は対角位置にある接合プレート５，５間に取り付けられる。フレーム２２は架構４の内周に嵌め込まれ、ボルトなどにより柱２及び梁３に固定される。
【００２７】
この実施形態によれば、第１実施形態で説明した効果に加えて、フレーム２２によって柱梁架構が補強されるので、この発明による摩擦ダンパーを木造等の強度が低い建物にも設置することが可能となる。図７では剛性部材としてＬ形鋼７，８が示されているが、前述した溝形鋼であってもよい。
【００２８】
図８は、この発明の第４実施形態を示している。この実施形態では、架構の内周に設置されるフレーム２２の上部中央と下部両コーナーに接合プレート６，５が設けられている。フレーム２２の内方には１対の摩擦ダンパー１，１が全体としてハの字になるように配置され、各摩擦ダンパー１は接合プレート５，６間に取り付けられている。さらに、フレーム２２の下部中央にも接合プレート２４が設けられ、接合プレート６，２４間には鋼製の間柱２５が取り付けられている。この実施形態は、木造の建物であって架構面が広い場合に有効である。
【００２９】
図９，図１０は、この発明の第５実施形態を示している。この実施形態は、フレーム２２に設置される接合プレート５，５のうち、一方を摩擦ダンパー１を構成する剛性部材として利用したものである。すなわち、接合プレート５の端面に圧接プレート２５を溶接等により固定し、この圧接プレート２５と他方の剛性部材（Ｌ形鋼）８の圧接プレート８ａとでダンパー部を構成したものである。この実施形態によれば、少ない部材数で摩擦ダンパーを構成することができる。他方の剛性部材は溝形鋼であってもよい。また、この実施形態はフレーム２２を用いない構造にも適用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１      摩擦ダンパー
２      柱
３      梁
４      架構
５      接合プレート
７，８      Ｌ型鋼（剛性部材）
７ａ，８ａ      圧接プレート
１０      すべり材
１１      長孔
１３      摩擦材
１４      ボルト
１５      ボルト貫通孔
１６      ボルト貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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