(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物に設けた滑り材と前記建物の基礎に設けて前記滑り材を挟持する摩擦材とを備えた摩擦ダンパー装置であって、
前記摩擦材を挟持して支持する一対の支持部材と、
前記一対の支持部材に挿通させてナットを螺合させた締付けボルトと、
前記締付けボルトの頭部内側及び前記ナットの内側に備えた座金と、
ばね剛性を有していて前記支持部材及び前記座金の間に前記締付けボルトと同軸に設けた弾性部材と、
前記締付けボルト及び前記ナットによって締め付けられた一対の前記座金を当接させるための当接部材と、
を備え、
該当接部材に当接した一対の前記座金のそれぞれによって前記弾性部材に圧縮力を与え、前記摩擦材の圧縮力を一定にする構成としたことを特徴とする摩擦ダンパー装置。
【請求項２】
前記当接部材は、前記締付けボルトを同軸に挿通させた円筒部材であることを特徴とする請求項１に記載の摩擦ダンパー装置。
【請求項３】
前記締付けボルトは、前記滑り材の軸方向に対して両側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦ダンパー装置。
【請求項４】
建物に設けた滑り材と前記建物の基礎に設けて前記滑り材を挟持する摩擦材とを備えた摩擦ダンパー装置の設置方法であって、
前記摩擦材を一対の支持部材で挟持し、前記一対の支持部材に締付けボルトを挿通させてナットを螺合させ、前記締付けボルトの頭部内側及び前記ナットの内側に座金を備え、前記支持部材及び前記座金の間に前記締付けボルトと同軸にばね剛性を有する弾性部材を設置し、
前記締付けボルト及び前記ナットを所定の締め付け長さで締め付けて前記座金を前記当接部材に当接させることで、前記弾性部材を圧縮させ、前記摩擦材の圧縮力が一定となるようにしたことを特徴とする摩擦ダンパー装置の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の免震構造に関し、とくに滑り材と摩擦材との間に作用する摩擦力を利用した摩擦ダンパー装置及びその設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、免震構造物や制震構造物の減衰装置として、滑り材と摩擦材との間の摩擦面に作用する摩擦力を利用した摩擦ダンパー装置がある。摩擦ダンパー装置の構造は、皿ばねを用いたボルトを締め付けることによって摩擦材に圧縮力（押し付け力）を導入させて、摩擦面に摩擦を発生させるものである。これによると、前記両者間の摩擦力によって地震エネルギーを吸収して、建物に加わる振動を減衰させることができる。
このような皿ばねを用いた摩擦ダンパー装置が、例えば、特許文献１に開示されている。
特許文献１に示す摩擦ダンパー装置は、滑り材をその両側から摩擦材で挟み込み、さらにその外側からフランジプレートで挟持させて配置し、さらにフランジプレートの外側に皿ばねと座金を備えてボルトで貫通させて、ナットで締め付けた構造をなしている。このボルトとナットとの締め付け力によって導入された圧縮力で皿ばねが圧縮されている。そして、滑り材には、貫通させたボルトをその軸方向に生じるすべり変形に対応できるように長穴が形成されている。
【特許文献１】特開２００５−１２１０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１及び従来の摩擦ダンパー装置では、摩擦ダンパー装置を建物に設置する際には、摩擦材の圧縮力が一定となるように管理することが重要となっている。このため、ボルトを締め付ける際にボルトのひずみを計測することで所定の圧縮力を確保する作業が行われていて、設置作業において手間がかかるという問題があった。
また、特許文献１における摩擦ダンパー装置の構造では、地震時の変形量に合わせた大きさで滑り材にボルト貫通用の長穴を形成しておく必要があり、加工に手間がかかるという欠点があった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、設置時における作業手間や部材の加工手間を低減させるようにした摩擦ダンパー装置及びその設置方法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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る摩擦ダンパー装置では、建物に設けた滑り材と建物の基礎に設けて滑り材を挟持する摩擦材とを備えた摩擦ダンパー装置であって、摩擦材を挟持して支持する一対の支持部材と、一対の支持部材に挿通させてナットを螺合させた締付けボルトと、締付けボルトの頭部内側及びナットの内側に備えた座金と、ばね剛性を有していて支持部材及び座金の間に締付けボルトと同軸に設けた弾性部材と、締付けボルト及びナットによって締め付けられた一対の座金を当接させるための当接部材とを備え、当接部材に当接した一対の座金のそれぞれによって弾性部材に圧縮力を与え、摩擦材の圧縮力を一定にする構成としたことを特徴としている。
本発明では、締付けボルトにナットを締付けることによって弾性部材にたわみを発生させて、支持部材を介して摩擦材に圧縮力を与えることができる。座金は、ナットの締め付けによって所定位置まで押し込まれたときに当接部材に当接する。与えられる圧縮力は、座金が当接部材に当接するまでは、弾性部材を介して摩擦材に圧縮力を与えることができ、摩擦材と滑り材との間に摩擦を作用させることができる。また、座金が当接部材に当接した後の圧縮力は、当接部材が負担することになり、弾性部材に与えるたわみ及び摩擦材への加圧が停止して摩擦力が一定となる。このように、当接部材は、所定の摩擦力以上にならないように、摩擦材及び滑り材に作用する圧縮力を規制させることができる。
【０００６】
また、本発明に係る摩擦ダンパー装置では、当接部材は、締付けボルトを同軸に挿通させた円筒部材であることが好ましい。
本発明では、締付けボルト、座金、弾性部材、円筒部材が同軸に設けられているため、与えられる圧縮力の方向も同軸となることから、ナットを所定の締め付け長さで当接させる円筒部材をその軸方向の長さで設定することができる。
【０００７】
また、本発明に係る摩擦ダンパー装置では、締付けボルトは、滑り材の軸方向に対して両側に配置されていることが好ましい。
本発明では、滑り材に締付けボルトを貫通させることがないため、滑り材に従来のような長穴を開けておく必要がなくなり、加工手間を省略することができる。
【０００８】
また、本発明に係る摩擦ダンパー装置の設置方法は、建物に設けた滑り材と建物の基礎に設けて滑り材を挟持する摩擦材とを備えた摩擦ダンパー装置の設置方法であって、摩擦材を一対の支持部材で挟持し、一対の支持部材に締付けボルトを挿通させてナットを螺合させ、締付けボルトの頭部内側及びナットの内側に座金を備え、支持部材及び座金の間に締付けボルトと同軸にばね剛性を有する弾性部材を設置し、締付けボルト及びナットを所定の締め付け長さで締め付けて座金を当接部材に当接させることで、弾性部材を圧縮させ、摩擦材の圧縮力が一定となるようにしたことを特徴としている。
本発明では、ナットを締め付けて座金が当接部材に当接したときに摩擦材に所定の圧縮力を与えることができる。当接したときに、ナットをそれ以上締め付けることができないため、締付け作業を終了することができる。このようにナットの締め付けを管理することで、従来のようにボルトのひずみ計測を行う必要がなくなり、そのような手間な作業を低減させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の摩擦ダンパー装置及びその設置方法によれば、摩擦ダンパー装置の設置時に、締付けボルトとナットによる締め付け長さを当接部材によって管理することで、摩擦材の圧縮力を一定にすることができる。このため、従来のようにボルトのひずみ計測を行う必要がなくなり、そのような手間な作業を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態による摩擦ダンパー装置及びその設置方法について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態による摩擦ダンパー装置を示す平面図、図２は図１に示す摩擦ダンパー装置のＡ−Ａ線断面図、図３は同じくＢ−Ｂ線矢視図、図４は本実施の形態による摩擦ダンパー装置における滑り材がＸＹ方向に変位した状態を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施の形態による摩擦ダンパー装置１は、例えば建物の基礎スラブの上部に設けられた鋼材などの基礎２と建物との間に連結されている。
図２に示すように、摩擦ダンパー装置１は、所定間隔をもって平行に配列された基礎２、２の略中間で水平方向に延設された滑り材３と、滑り材３を所定の位置で上下方向から挟持させる一対の摩擦材４Ａ、４Ｂと、さらにその摩擦材４Ａ、４Ｂの外側から挟持させてなる上部鋼板５Ａ（支持部材）及び下部鋼板５Ｂ（支持部材）と、滑り材３の軸方向に対して両側の二箇所で上下部鋼板５Ａ、５Ｂ同士を締付けボルト６で貫通させて互いに締め付ける締付け手段７とから概略構成されている。
図１に示すように、滑り材３は、両端３ａ、３ａが図示しない建物に接合されている。
【００１２】
図１に示すように、上部鋼板５Ａ及び下部鋼板５Ｂは、例えば夫々異なる長方形状をなし、滑り材３に対して直交する方向に長手方向を配置させている。下部鋼板５Ｂは、両基礎２、２上を橋渡しするように配設され、複数のボルト８（図２参照）によって基礎２、２に固定されている。
上部鋼板５Ａは、長手方向の両端部５ｃ、５ｃが基礎２、２の上方を覆うようにして延設されている。そして、滑り材３の軸方向に動かないように、その各端部５ｃ、５ｃがＬ字型をなす二つの押さえ部材９によって挟持されている。この押さえ部材９は、図３に示すように、一端面９ａが上部鋼板５Ａの側面５ｄに当接され、他端面９ｂが下部鋼板５Ｂに第二ボルト１０で固定されている。
【００１３】
図２に示すように、上部鋼板５Ａには、滑り材３の軸方向に対して両側の所定位置で、締付けボルト６、６の径より大きな径で貫通した円孔５ａ、５ａが形成されている。また、下部鋼板５Ｂにも、円孔５ａ、５ａと同軸になるように同径の円孔５ｂ、５ｂが形成されている。
【００１４】
次に、締付け手段７の構成について説明する。図２に示すように、上下部鋼板５Ａ、５Ｂの円孔５ａ、５ｂには、所定長さで円筒状をなす鋼管などからなる円筒部材１２、１２（当接部材）が挿通されている。
ここで、円孔５ａ、５ｂが形成される所定の位置は、挿通された一対の円筒部材１２、１２が、その間に位置する滑り材３に略接する程度であって、後述する図４に示すように所定間隔Ｌを設けた位置とする。
【００１５】
図２及び図３に示すように、上部鋼板５Ａの上方には、上述した円孔５ａ、５ｂと同軸になるように皿ばね１３Ａ（弾性部材）と上部座金１４Ａとがその順序で直列に配置されている。一方、下部鋼板５Ｂの下方には、円孔５ｂと同軸に皿ばね１３Ｂ（弾性部材）と下部座金１４Ｂとが、同じく直列に配置されている。
この皿ばね１３Ａ、１３Ｂは、単体の皿ばねを同軸に複数重ね合わせたものであり、その平面視中央に円筒部材１２を挿通できる内径の円形穴１３ａ、１３ａが形成されている。上下部座金１４Ａ、１４Ｂは、中央に締付けボルト６と同径の穴が形成され、平面視で皿ばね１３Ａ、１３Ｂの外形以上の面積を有している。
【００１６】
さらに、円筒部材１２は、上下部鋼板５Ａ、５Ｂ及び皿ばね１３Ａ、１３Ｂに固定されずに下部座金１４Ｂに載置した状態となっている（図２参照）。
そして、図２に示すように、下部座金１４Ｂの下方より締付けボルト６が挿通され、上部座金１４Ａの上方でナット１１が螺合されている。
なお、図２では、締付けボルト６にナット１１が締め込まれる前の状態を示している。
【００１７】
図２に示す円筒部材１２の軸方向の剛性は、皿ばね１３Ａ、１３Ｂのばね剛性よりも大きい材料が使用されている。
円筒部材１２の長さＤ１は、滑り材３、摩擦材４Ａ、４Ｂ、上下部鋼板５Ａ、５Ｂ、負荷のない状態の皿ばね１３Ａ、１３Ｂを総計した厚さ寸法Ｄ２から、締付けボルト６及びナット１１による締め付け長さＤ３を減じたで長さで設定される。この締付け長さＤ３は、摩擦材４Ａ、４Ｂが滑り材３を加圧するために必要な圧縮力、即ち皿ばね１３Ａ、１３Ｂのばね剛性により算出することができる。
【００１８】
次に、このような構成の摩擦ダンパー装置１の作用について図面に基づいて説明する。
先ず、図２に示すように、摩擦ダンパー装置１を上述した構成に組み上げておく。そして、締付けボルト６にトルクレンチなどを使用してナット１１を締め込むと、上下部座金１４Ａ、１４Ｂが互いに近づく方向に押されて皿ばね１３Ａ、１３Ｂが圧縮してたわみが生じる。
さらにナット１１を締め込むと、所定の締め付け長さＤ３が締め込まれた位置で上部座金１４Ａが円筒部材１２の上端１２ａに当接する。このとき、ナット１１の締め付けトルクが大きくなり、それ以上の締め付けができなくなる。
【００１９】
図２に示すように、締付けボルト６とナット１１によって導入される圧縮力（押し付け力）は、上部の座金１４Ａが円筒部材１２に当接するまでは、上下部座金１４Ａ、１４Ｂから皿ばね１３Ａ、１３Ｂを伝達して摩擦材４Ａ、４Ｂを加圧し、摩擦材４Ａ、４Ｂと滑り材３との間に摩擦を作用させる。
また、上部座金１４Ａと円筒部材１２の上端１２ａとが当接した後の圧縮力は、円筒部材１２が負担することになり、皿ばね１３Ａ、１３Ｂに与えるたわみ及び摩擦材４への加圧の作用が停止して滑り材３と摩擦材４との間に生ずる摩擦力が一定となる。
このように、円筒部材１２は、所定の摩擦力以上にならないように、摩擦材４及び滑り材３に作用する圧縮力を規制することができる。
【００２０】
次に、図２に示すように、地震時に基礎２、２の長手方向に生じる水平力は、下部の摩擦材４Ｂでは、基礎２、２から下部鋼板５Ｂを介して伝達される。一方、上部の摩擦材４Ａでは、基礎２、２から下部鋼板５Ｂを介して押さえ部材９に伝達され、さらに上部鋼板５Ａを介して伝達される。そして、滑り材３は、上下部摩擦材４Ａ、４Ｂからその水平力が伝達されるが、摩擦力によって滑り材３の軸方向の振動が減衰されることになる。
【００２１】
本実施の形態による図１に示す摩擦ダンパー装置１は、上述したように滑り材３の軸方向に減衰力を発揮するものである。そのため、図４に示すように、建物には、地震時に生じるＸＹ二方向の水平力を減衰できるように、一つの建物につきＸＹ二方向に夫々摩擦ダンパー装置１を設置しておくことが好ましい。
図４に示す摩擦ダンパー装置１は、滑り材３がＸ方向に滑るように設置されている。そして、水平面でＸ方向に対して直交する方向をＹとする。例えば、地震時に矢印Ｘ１、Ｙ１方向に負荷が生じたとき、Ｘ１方向の負荷に対して滑り材３はＸ１方向に滑ると共に、Ｙ１方向の負荷に対して円筒部材１２、１２に挟まれた位置を回転軸としてＹ１方向の変位量に応じて所定角度をもって回転する。
したがって、Ｘ方向をなす摩擦ダンパー装置１における円筒部材１２、１２同士の間隔Ｌは、Ｙ方向への最大変位が生じた際に図４のように滑り材３が回転できるように設計する。
【００２２】
上述した本実施の形態による摩擦ダンパー装置及びその設置方法では、摩擦ダンパー装置１の設置時に、締付けボルト６とナット１１による締め付け長さＤ３を管理することで、摩擦材４の圧縮力を一定にすることができる。このため、従来のようにボルトのひずみ計測を行う必要がなくなり、そのような手間な作業を低減させることができる。
また、上述した本実施の形態による摩擦ダンパー装置及びその設置方法では、滑り材３に従来のような長穴を開けておく必要がなくなり、加工手間を省略することができる。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態の変形例について、図５に基づいて説明するが、上述の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用い、実施の形態と異なる構成について説明する。
図５は実施の形態の変形例による摩擦ダンパー装置を示す図である。
図５に示すように、本変形例は、実施の形態の円筒部材１２（図２参照）に代えて皿ばね１３Ａ、１３Ｂの外方で、上下部座金１４Ａ、１４Ｂを所定の締め付け長さＤ３で当接させる係止部材１５（当接部材）が上部鋼板５Ａ及び下部鋼板５Ｂに固定されている。なお、下部鋼板５Ｂに固定される係止部材１５のうち基礎２と重なるものは、基礎２に固定される。上部座金１４Ａは、皿ばね１３Ａの外径より大径に形成され、その外周下面１４ａが係止部材１５の上面１５ａに当接することで、実施の形態と同様に所定の締め付け長さＤ３でナット１１の締め付けを停止させ、摩擦材４Ａ、４Ｂに所定の摩擦力を与えることができる。
【００２４】
以上、本発明による摩擦ダンパー装置及びその設置方法の実施の形態及び変形例について説明したが、本発明は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、実施の形態及び変形例では上部鋼板５Ａ及び下部鋼板５Ｂの大きさ、形状はとくに限定されない。すなわち、摩擦材４Ａ、４Ｂの摩擦力が基礎２から上下部鋼板５Ａ、５Ｂを介して伝達されるような構造となっていればよい。
また、実施の形態では締付けボルト６を挿通させた円筒部材１２を使用しているが、このような形状、配置に限定されることはなく、例えば角筒、板状の形状であってもよい。要は、変形例でも示したように締付けボルト６とナット１１の締め付け長さＤ３を所定位置で規制できるものであればよいのである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態による摩擦ダンパー装置を示す平面図である。
【図２】図１に示す摩擦ダンパー装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示す摩擦ダンパー装置のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図４】本実施の形態による摩擦ダンパー装置における滑り材がＸＹ方向に変位した状態を示す図である。
【図５】実施の形態の変形例による摩擦ダンパー装置を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  摩擦ダンパー装置
２  基礎
３  滑り材
４、４Ａ、４Ｂ  摩擦材
５Ａ  上部鋼板（支持部材）
５Ｂ  下部鋼板（支持部材）
６  締付けボルト
７  締付け手段
９  押さえ部材
１１  ナット
１２  円筒部材（当接部材）
１３Ａ、１３Ｂ  皿ばね（弾性部材）
１４Ａ  上部座金
１４Ｂ  下部座金
１５  係止部材（当接部材）
【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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