(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の振動エネルギーを吸収するための履歴減衰型ダンパーであって、前記構造物の自重を支持するための支承と併用される履歴減衰型ダンパーにおいて、
履歴減衰型ダンパー本体と該履歴減衰型ダンパー本体に設けられた２つの相対移動部位に連結され該２つの相対移動部位の相対移動を制限するようになっている移動制限解除機構とを備え、該移動制限解除機構は、前記２つの相対移動部位から作用する荷重が所定の破断荷重に達したときに破断して前記相対移動部位の移動制限を解除するようになっていることを特徴とする履歴減衰型ダンパー。
【請求項２】
前記履歴減衰型ダンパー本体を摩擦ダンパー又は弾塑性ダンパーとした請求項１記載の履歴減衰型ダンパー。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の履歴減衰型ダンパーの設計方法であって、前記２つの相対移動部位に入力する外乱荷重のうち、該相対移動部位の相対移動が制限されるべき上限荷重Ｐ１と該相対移動部位の移動制限が解除されるべき下限荷重Ｐ２とを定め、
前記下限荷重Ｐ２又はそれを上回る荷重に対してエネルギー吸収が最適となるように前記履歴減衰型ダンパー本体の降伏荷重又は摺動荷重Ｐｄを設定し、
前記移動制限解除機構の破断荷重Ｐｋを、
Ｐ１−Ｐｄ＜Ｐｋ≦Ｐ２−Ｐｄ
となるように設定することを特徴とする履歴減衰型ダンパーの設計方法。
【請求項４】
前記Ｐ１をＬ１地震動に対応する荷重、前記Ｐ２をＬ２地震動に対応する荷重とした請求項３記載の履歴減衰型ダンパーの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として土木構造物や建築構造物に適用される履歴減衰型ダンパー及びその設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
履歴減衰型ダンパーは、地震や風といった外乱によって生じた構造物の振動エネルギーを履歴減衰で吸収するように構成されたものであって、免震支承と併用する形で上部構造と該上部構造を支持する基礎あるいは下部構造との間、すなわちオフィスビルであればビル本体と基礎の間、橋梁であれば橋桁と橋脚の間に設置されるほか、上下二段に配置された梁の間や、鉛直構面に配置された柱脚側ブレースとその対角位置にある柱頭側ブレースとの間などに設置され、作動時には、それらに生じる相対移動によって減衰作用が発揮される。
【０００３】
履歴減衰型ダンパーは、摩擦ダンパーであれば摩擦材や摺動材に用いる材料あるいはそれらを互いに押圧する荷重の大きさ（摺動荷重）を、弾塑性ダンパーであれば同じくその材料や降伏荷重をそれぞれ適切に決定する必要があるが、構造物に生じた振動エネルギーを履歴減衰で吸収するという基本的な役割を果たすためには、外乱が大きいときにエネルギー吸収が効率よく行われるような履歴特性となるよう設計製作しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−３６２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、外乱が大きいときにエネルギー吸収が最適となるよう履歴減衰型ダンパーを設計した場合、構造物の規模や振動性状によっては、小さな外乱でも摺動が開始されあるいは降伏点を超えてしまうことがある。
【０００６】
しかしながら、上述した状況は、中小地震や通常程度の風を受けた場合にも履歴減衰型ダンパーに残留変形が生じることを意味するものであって、上部構造の機能に影響が生じることが懸念されるという問題を生じていた。
【０００７】
ちなみに、上述の問題は、履歴減衰型ダンパーの摺動荷重あるいは降伏荷重を高く設定すれば回避できるものの、その場合には、大きな外乱を受けたときに構造物の振動エネルギーを十分に吸収することができないため、履歴減衰型ダンパーの設置数を増やさねばならないという別の問題を生じる。
【０００８】
なお、支承の分野では、外乱の大きさが所定のしきい値を下回っているときにすべり支承の作動が制限されるように構成し、外乱の大きさがしきい値に達しあるいはそれを上回ったときにはその制限状態が解除されるように構成されたノックオフボルトが知られており（特許文献１）、該文献によれば、上述のノックオフボルトを橋梁の可動支承に設置することで、該可動支承をレベル１地震動までは固定、レベル２地震時には可動とすることができると記載されているが、支承であるがゆえに上部構造による鉛直荷重が摺動荷重となってすべり面に作用するため、上述した履歴減衰型ダンパー特有の問題は生じ得ない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、外乱が小さいときには残留変形が発生せず、外乱が大きいときには履歴減衰性能が高くなるように設定することが可能な履歴減衰型ダンパー及びその設計方法を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る履歴減衰型ダンパーは請求項１に記載したように、構造物の振動エネルギーを吸収するための履歴減衰型ダンパーであって、前記構造物の自重を支持するための支承と併用される履歴減衰型ダンパーにおいて、
履歴減衰型ダンパー本体と該履歴減衰型ダンパー本体に設けられた２つの相対移動部位に連結され該２つの相対移動部位の相対移動を制限するようになっている移動制限解除機構とを備え、該移動制限解除機構は、前記２つの相対移動部位から作用する荷重が所定の破断荷重に達したときに破断して前記相対移動部位の移動制限を解除するようになっているものである。
【００１１】
また、本発明に係る履歴減衰型ダンパーは、前記履歴減衰型ダンパー本体を摩擦ダンパー又は弾塑性ダンパーとしたものである。
【００１２】
また、本発明に係る履歴減衰型ダンパーの設計方法は、請求項１又は請求項２記載の履歴減衰型ダンパーの設計方法であって、前記２つの相対移動部位に入力する外乱荷重のうち、該相対移動部位の相対移動が制限されるべき上限荷重Ｐ１と該相対移動部位の移動制限が解除されるべき下限荷重Ｐ２とを定め、
前記下限荷重Ｐ２又はそれを上回る荷重に対してエネルギー吸収が最適となるように前記履歴減衰型ダンパー本体の降伏荷重又は摺動荷重Ｐｄを設定し、
前記移動制限解除機構の破断荷重Ｐｋを、
Ｐ１−Ｐｄ＜Ｐｋ≦Ｐ２−Ｐｄ
となるように設定するものである。
【００１３】
また、本発明に係る履歴減衰型ダンパーの設計方法は、前記Ｐ１をＬ１地震動に対応する荷重、前記Ｐ２をＬ２地震動に対応する荷重としたものである。
【００１４】
［第１の発明］
本発明に係る履歴減衰型ダンパーにおいては、履歴減衰型ダンパー本体に設けられた２つの相対移動部位に移動制限解除機構を連結してあり、該移動制限解除機構は、上述した２つの相対移動部位から作用する荷重が所定の破断荷重未満のとき、該２つの相対移動部位の相対移動を制限するが、相対移動部位から作用する荷重が所定の破断荷重に達したときには、自ら破断して相対移動部位の移動制限を解除する。
【００１５】
具体的に説明すると、２つの相対移動部位に入力する荷重をＰとした場合、荷重Ｐは、履歴減衰型ダンパー本体と移動制限解除機構との剛性比に応じてそれらに流れ、その反力として履歴減衰型ダンパー本体にはダンパー側荷重Ｐ′ｄが、移動制限解除機構には機構側荷重Ｐ′ｋがそれぞれ発生する。
【００１６】
ここで、同一変位量でダンパー側荷重Ｐ′ｄが降伏荷重あるいは摺動荷重Ｐｄに達し、機構側荷重Ｐ′ｋが破断荷重Ｐｋに達するとすれば、荷重Ｐが、（Ｐｄ＋Ｐｋ）を下回っている間は、機構側荷重Ｐ′ｋが破断荷重Ｐｋを下回るため、移動制限解除機構は破断しない。
【００１７】
一方、荷重Ｐが（Ｐｄ＋Ｐｋ）に達すると、機構側荷重Ｐ′ｋが破断荷重Ｐｋとなって移動制限解除機構が破断し、履歴減衰型ダンパー本体は、降伏荷重あるいは摺動荷重Ｐｄで作動する。
【００１８】
すなわち、履歴減衰型ダンパーは、２つの相対移動部位に入力する荷重Ｐが（Ｐｄ＋Ｐｋ）に達するまで作動しないが、荷重Ｐが（Ｐｄ＋Ｐｋ）に達した以降は、Ｐｄ、つまり作動開始時の荷重よりも小さな荷重で作動する、言い換えれば、移動制限解除機構の破断荷重Ｐｋを適宜設定することにより、履歴減衰型ダンパー本体の降伏荷重あるいは摺動荷重Ｐｄを、履歴減衰型ダンパーが作動を開始する荷重（Ｐｄ＋Ｐｋ）よりも小さな値に設定することができる。
【００１９】
そのため、履歴減衰型ダンパーが作動を開始する荷重を大きく設定しつつ、作動時の降伏荷重あるいは摺動荷重を小さく設定することが可能となり、かくして、小さな外乱では、履歴減衰型ダンパー本体を作動させずに残留変形の発生を防止しながら、大きな外乱では、その外乱による振動を吸収するのに適した履歴減衰となるよう履歴減衰型ダンパー本体を設定することが可能となる。
【００２０】
移動制限解除機構は、２つの相対移動部位から作用する荷重が破断荷重Ｐｋ未満のときには該２つの相対移動部位の相対移動を制限するが、破断荷重Ｐｋに達したときには、自ら破断して相対移動部位の移動制限を解除するようになっている限り、その構成は任意であって、例えば公知のノックオフボルトを用いて構成することが可能である。
【００２１】
履歴減衰型ダンパー本体が対象とする外乱は、構造物に振動を引き起こす原因となるものを適宜選択すればよく、地震動のほか、風や波浪を対象とすることができる。
【００２２】
履歴減衰型ダンパーには、摩擦ダンパーや弾塑性ダンパーが包摂される。
【００２３】
［第２の発明］
本発明に係る履歴減衰型ダンパーの設計方法においては、まず、上述した第１の発明における２つの相対移動部位に入力する外乱荷重のうち、該相対移動部位の相対移動が制限されるべき上限荷重Ｐ１と該相対移動部位の移動制限が解除されるべき下限荷重Ｐ２とを定める。
【００２４】
上限荷重Ｐ１は、その荷重以下では、２つの相対移動部位の相対移動を制限したい荷重、つまり履歴減衰型ダンパー本体を作動させたくない荷重であって、比較的小さな外乱に対応する。
【００２５】
一方、下限荷重Ｐ２は、その荷重以上では、２つの相対移動部位の移動制限を解除して履歴減衰型ダンパー本体を作動させたい荷重であって、比較的大きな外乱に対応する。
【００２６】
次に、下限荷重Ｐ２又はそれを上回る荷重に対してエネルギー吸収が最適となるように、履歴減衰型ダンパー本体の降伏荷重又は摺動荷重Ｐｄを設定する。
【００２７】
次に、移動制限解除機構の破断荷重Ｐｋを、
Ｐ１−Ｐｄ＜Ｐｋ≦Ｐ２−Ｐｄ
となるように設定する。
【００２８】
このようにすると、履歴減衰型ダンパーの作動開始荷重が（Ｐｄ＋Ｐｋ）であるため、２つの相対移動部位に上限荷重Ｐ１又はそれ以下の荷重が入力する状況では、移動制限解除機構が破断せず、履歴減衰型ダンパー本体が作動しないが、２つの相対移動部位に下限荷重Ｐ２が入力すると、移動制限解除機構が破断し、履歴減衰型ダンパーが降伏荷重あるいは摺動荷重Ｐｄで作動する。
【００２９】
そのため、従来であれば、履歴減衰型ダンパーの作動開始荷重がその降伏荷重あるいは摺動荷重と同じであるため、小さな外乱でも履歴減衰型ダンパーが作動してしまい残留変形の発生を余儀なくされるか、大きな外乱での履歴減衰型ダンパーの履歴減衰性能が劣った状態になるかのいずれかであったが、本発明によれば、履歴減衰型ダンパー本体の作動時の降伏荷重あるいは摺動荷重Ｐｄに対し、履歴減衰型ダンパーの作動開始荷重（Ｐｄ＋Ｐｋ）を、移動制限解除機構の破断荷重Ｐｋの分だけ大きく設定することが可能となり、かくして、小さな外乱では、履歴減衰型ダンパー本体を作動させずに残留変形の発生を防止しながら、大きな外乱では、その外乱による振動を吸収するのに適した履歴減衰となるよう履歴減衰型ダンパー本体を設定することが可能となる。
【００３０】
上限荷重Ｐ１及び下限荷重Ｐ２は、構造物に振動を引き起こす原因となる外乱から適宜選択すればよく、地震動のほか、風や波浪を対象とすることができるが、地震動の場合においては特に、上限荷重Ｐ１をＬ１地震動に対応する荷重、下限荷重Ｐ２をＬ２地震動に対応する荷重とすることができる。
【００３１】
なお、Ｌ１（レベル１）地震動は、対象構造物の設計供用期間中に発生する確率が高い地震動、Ｌ２（レベル２）地震動は、対象構造物の設計供用期間中に発生する確率が低い地震動、または対象構造物が経験するものとして最大級と評価される地震動として定義されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態に係る摩擦ダンパー１を示した分解斜視図。
【図２】移動制限解除機構２０の詳細図であり、(a)は斜視図、(b)は正面図。
【図３】移動制限解除部材２１の取付け状況を示した図であり、(a)は正面図、(b)はＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図４】摺動荷重Ｐｄの大きさと摩擦ダンパー本体１０１の履歴特性との関係を示した模式図。
【図５】摺動荷重がＰｄである摩擦ダンパー本体１０１の荷重変位特性と破断荷重がＰｋである移動制限解除機構２０の荷重変位特性とが合成されてなる摩擦ダンパー１の荷重変位特性を示した図。
【図６】移動制限解除機構２０の移動制限が解除された後の様子を示した説明図。
【図７】第２実施形態に係る摩擦ダンパー７１を示した全体斜視図。
【図８】移動制限解除機構７３を示した詳細断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る履歴減衰型ダンパー及びその設計方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００３４】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る履歴減衰型ダンパーとしての摩擦ダンパーを示した分解斜視図である。本実施形態に係る摩擦ダンパー１は、ラーメン高架橋下部構造やオフィスビル（いずれも図示せず）に配置されたＨ形鋼からなるブレース材に設置される場合を例としたものであって、図示しない柱梁接合部から延びるブレース材２ａと、該柱梁接合部の対角に位置する別の柱梁接合部から延びるブレース材２ｂとの間に介装してあり、摩擦ダンパー本体１０１と移動制限解除機構２０とを備える。
【００３５】
摩擦ダンパー本体１０１は、ブレース材２ａに形成された摺動板３と、ブレース材２ｂに連結された摩擦板４とを備え、摺動板３及び摩擦板４は、摩擦ダンパー本体１０１の相対移動部位として機能する。
【００３６】
摺動板３は、ブレース材２ａの一部である上下フランジの左右でそれぞれ構成してあり（同図では下フランジの摺動板は省略）、その表面と裏面にはステンレス板で構成された摺動材５をそれぞれ取り付けてある。
【００３７】
摩擦板４は、その基端側でブレース材２ｂにボルト接合により連結してあるとともに、先端側には、ブレース材２ａ，２ｂに材軸方向相対変位が生じたときに、該相対変位に応じて摺動材５の摺動面上を摺動する摩擦材６を取り付けてある。
【００３８】
摩擦材６は、例えばステンレス基板にフェノール樹脂を積層して構成することができる。
【００３９】
摺動材５及び摩擦材６は、フランジの表側と裏側に対称配置されたいわゆる２面摩擦タイプであり、上下フランジの左右に計４組設置してある。
【００４０】
摩擦板４には、摩擦材６の中央近傍を貫通するようにボルト孔７を形成してあるとともに、摺動材５にはスリット８を、摺動板３にはスリット９をそれぞれ設けてあり、台座１１が嵌め込まれた高力ボルト１０を、フランジ裏側から摩擦板４のボルト孔７と摺動材５のスリット８に順次挿通し、さらに摺動板３のスリット９に挿通した後、フランジ表側に配置された摺動材５のスリット８と摩擦板４のボルト孔７に順次挿通し、該高力ボルトの先端に皿バネ１２及び台座１３を嵌め込んだ上、その上からナット１４を螺合して締め付けることにより、摺動板３と摩擦板４との相対移動が拘束されることなく、各摩擦材６がそれに対応する摺動材５にそれぞれ押圧されるようになっている。
【００４１】
移動制限解除機構２０は、フランジの表側と裏側に一つずつ、上下フランジの左右に計８つ設けてあり（同図では下フランジ左右の４つは省略）、連結部２３及び該連結部から延設された突設部２４で構成された移動制限解除部材２１を、連結部２３を介して摺動板３に連結するとともに、突設部２４を摩擦板４に形成された凹部２２に嵌合して構成してある。
【００４２】
突設部２４の外面には図２(a)に示すように、凹部２２の内面のうち、摺動板３及び摩擦板４の相対移動方向（同図白抜き矢印の方向）に沿って対向する対向面３２，３２にそれぞれ当接する２つの当接面３３，３３を互いに背中合わせとなるように設けてあり、突設部２４は、その当接面３３，３３がそれぞれテーパ面となるように、凹部２２は、その対向面３２，３２がそれらに対応する傾斜面となるようにそれぞれ構成してある。
【００４３】
なお、突設部２４を凹部２２に嵌め込んだときに該突設部の当接面３３，３３が該凹部の対向面３２，３２に確実に当接するよう、図２(b)に示したように、連結部２３が摩擦板４に当接しないようにかつ突設部２４の先端が凹部２２の底面に当接しないように、突設部２４及び凹部２２の形状を適宜決定する。
【００４４】
ここで、連結部２３にはボルト孔３４，３４を、摺動板３にはボルト孔３５，３５をそれぞれ穿孔してあり、高力ボルト２５，２５を、図１ではフランジの上側、図２(a)では手前側に位置する移動制限解除部材２１の連結部２３のボルト孔３４，３４に挿通してから摺動板３のボルト孔３５，３５に挿通し、次いで、図１ではフランジの下側、図２(a)では奥側に位置するもう一つの移動制限解除部材２１（図示せず）の連結部２３のボルト孔３４，３４に同様に挿通することで、摺動板３を挟み付ける形で２つの移動制限解除部材２１，２１を連結部２３，２３を介して該摺動板に連結できるようになっている。
【００４５】
また、摺動板３に形成されたボルト孔３５，３５は、高力ボルト２５，２５の外径よりも内径が大きくなるように形成してあり、その遊びの範囲内で移動制限解除部材２１を摺動板３や摩擦板４と平行な面内で２方向に位置調整できるようになっている。
【００４６】
一方、突設部２４には図２(a)に示したように、摺動板３及び摩擦板４の相対移動に伴って凹部２２から作用するせん断荷重により該突設部が破断するように基端側近傍にスリット状の断面欠損部３１を形成してある。
【００４７】
断面欠損部３１は、その位置での突設部２４の断面積が所望の破断荷重に応じた大きさとなるように適宜形成すればよい。
【００４８】
［組立］
移動制限解除部材２１を摺動板３及び摩擦板４に連結して移動制限解除機構２０として摩擦ダンパー本体１０１に組み込むには、図３(a)に示すように移動制限解除部材２１の突設部２４を摩擦板４に形成された凹部２２に嵌め込んで、該突設部の当接面３３，３３を凹部２２の対向面３２，３２にそれぞれ当接させる。なお、図示しないが、摺動板３の反対側についても移動制限解除部材２１を同様に配置する。
【００４９】
このとき、摺動板３のボルト孔３５は、高力ボルト２５の外径よりも大きく形成してあるため、その遊びの範囲で移動制限解除部材２１を同図(a)に示すｘ，ｙ方向に位置調整することが可能であり、突設部２４の当接面３３，３３を凹部２２の対向面３２，３２にそれぞれ確実に当接させることができる。
【００５０】
次に、上述した当接状態を維持しつつ、同図(b)に示すように、高力ボルト２５に座金３６を通してから、該高力ボルトを同図では摺動板３の左側に位置する移動制限解除部材２１の連結部２３のボルト孔３４に挿通し、次いで摺動板３のボルト孔３５に挿通した後、同図では摺動板３の右側に位置する移動制限解除部材２１の連結部２３のボルト孔３４に挿通し、その先端に座金３６を通してから該先端にナット２６を螺合して締め付ける。
【００５１】
このようにすると、２つの移動制限解除部材２１，２１は、摺動板３を挟む形で連結部２３，２３を介して該摺動板に摩擦接合で取り付けられる。
【００５２】
［設計及び製作］
本実施形態に係る摩擦ダンパー１を製作するには、まず、２つの相対移動部位である摺動板３及び摩擦板４に入力する地震荷重のうち、該相対移動部位の相対移動が制限されるべき上限荷重Ｐ１と該相対移動部位の移動制限が解除されるべき下限荷重Ｐ２とを定める。
【００５３】
上限荷重Ｐ１は、その荷重以下では、摺動板３及び摩擦板４の相対移動を制限したい荷重、つまり摩擦ダンパー本体１０１を作動させたくない荷重であって、本実施形態ではこれをＬ１地震動に対応する荷重とする。
【００５４】
一方、下限荷重Ｐ２は、その荷重以上では、摺動板３及び摩擦板４の移動制限を解除して摩擦ダンパー本体１０１を作動させたい荷重であって、本実施形態ではこれをＬ２地震動に対応する荷重とする。
【００５５】
次に、下限荷重Ｐ２、本実施形態ではＬ２地震動に対応する荷重に対してエネルギー吸収が最適となるように、例えば動的地震応答解析を行うことによって摩擦ダンパー本体１０１の摺動荷重Ｐｄを設定する。
【００５６】
図４は、摺動荷重Ｐｄの大きさと摩擦ダンパー本体１０１の履歴特性との関係を模式的に示したものである。同図に示すように、摺動荷重Ｐｄが過小である場合（同図(a)）、変位量が大きくなるだけで履歴ループは横長になるため、十分な大きさの履歴減衰を確保することは難しい。
【００５７】
また、摺動荷重Ｐｄが過大である場合（同図(b)）、変位量が小さくなって履歴ループが縦長になるため、十分な大きさの履歴減衰を確保することはやはり難しい。
【００５８】
これらに対し、摺動荷重Ｐｄが最適に設定された場合の履歴特性は同図(c)に示したように、履歴ループが大きな矩形を描き、十分な大きさの履歴減衰を確保することができる。
【００５９】
上限荷重Ｐ１、下限荷重Ｐ２及び摺動荷重Ｐｄを上述したように設定したならば、次に、移動制限解除機構２０の破断荷重、すなわち突設部２４の破断荷重Ｐｋを、  
Ｐ１−Ｐｄ＜Ｐｋ≦Ｐ２−Ｐｄ
となるように設定する。
【００６０】
［動作］
図５は、摺動荷重がＰｄである摩擦ダンパー本体１０１の荷重変位特性と破断荷重がＰｋである移動制限解除機構２０の荷重変位特性とが合成されてなる摩擦ダンパー１の荷重変位特性を示したものであり、摩擦ダンパー１の荷重変位特性には、上限荷重Ｐ１及び下限荷重Ｐ２を併せて示してある。
【００６１】
同図でわかるように、本実施形態に係る摩擦ダンパー１においては、上述のように破断荷重Ｐｋを定めると、摩擦ダンパー１の作動開始荷重が（Ｐｄ＋Ｐｋ）であるため、摺動板３及び摩擦板４に上限荷重Ｐ１又はそれ以下の荷重が入力する状況では、移動制限解除機構２０を構成する移動制限解除部材２１の突設部２４が破断することなく、突設部２４と凹部２２の嵌合が維持されて摺動板３及び摩擦板４の相対移動が制限され、摩擦ダンパー本体１０１は作動しない。
【００６２】
一方、摺動板３及び摩擦板４に下限荷重Ｐ２が入力すると、移動制限解除部材２１の突設部２４が断面欠損部３１で破断し、図６に示すように摺動板３及び摩擦板４の相対移動制限が解除されて同図矢印方向に相対移動可能な状態となり（破断した突設部２４は省略）、摩擦ダンパー本体１０１は、図５に示すように摺動荷重Ｐｄで作動する。
【００６３】
また、移動制限中は突設部２４と凹部２２とが緩みなく連結されているため、摺動板３及び摩擦板４に入力したせん断荷重が、突設部２４と凹部２２に荷重伝達されるまでの間、タイムラグはほとんど発生せず、突設部２４は、下限荷重Ｐ２が摺動板３及び摩擦板４に入力されたとほぼ同時に破断する。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態に係る摩擦ダンパー１及びその設計方法によれば、その作動開始荷重（Ｐｄ＋Ｐｋ）を、摩擦ダンパー本体１０１の作動時の摺動荷重Ｐｄに対し、突設部２４の破断荷重Ｐｋの分だけ大きく設定することが可能となり、かくして、Ｌ１地震動では、摩擦ダンパー本体１０１を作動させずに残留変形の発生を防止しながら、Ｌ２地震動では、それによる振動を吸収するのに適した履歴減衰となるよう摩擦ダンパー本体１０１を設定することが可能となる。
【００６５】
また、本実施形態に係る摩擦ダンパー１によれば、移動制限解除機構２０において移動制限解除部材２１の突設部２４と凹部２２とが緩みなく連結されるので、破断荷重以上のせん断荷重が摺動板３及び摩擦板４に入力したとき、該せん断荷重が突設部２４と凹部２２に伝達されるまでの間にタイムラグはほとんど発生せず、突設部２４は、上述のせん断荷重が摺動板３及び摩擦板４に入力されたとほぼ同時に破断し、摺動板３及び摩擦板４の相対移動制限もその瞬間に解除される。
【００６６】
したがって、摩擦ダンパー１の作動開始のタイミングが遅れるおそれがなくなり、かくして設計時に予定されていた制振作用が確実に発揮される。
【００６７】
また、本実施形態に係る摩擦ダンパー１によれば、移動制限解除機構２０において突設部２４の当接面３３，３３をテーパ面とするとともに、凹部２２の対向面３２，３２をそれらに対応する傾斜面としたので、突設部２４を凹部２２に嵌め込むだけで、突設部２４の当接面３３，３３を凹部２２の対向面３２，３２に確実に当接させることが可能となり、かくして厳しい精度で加工せずとも、突設部２４と凹部２２とを緩みなく連結することができる。
【００６８】
また、本実施形態に係る摩擦ダンパー１によれば、移動制限解除機構２０において連結部２３を摺動板３に連結するにあたり、摺動板３に形成されたボルト孔３５，３５を、高力ボルト２５，２５の外径よりも内径が大きくなるように形成することで、その遊びの範囲内で移動制限解除部材２１を摺動板３や摩擦板４と平行な面内で２方向に位置調整することができるように構成するとともに、連結部２３と摺動板３との連結強度については、高力ボルトによる摩擦接合で確保するようにしたので、上述した突設部２４と凹部２２とを確実に緩みなく連結することが可能となる。
【００６９】
本実施形態では、本発明の履歴減衰型ダンパー本体を摩擦ダンパー本体１０１で構成したが、摩擦ダンパー本体１０１に代えて、他の履歴減衰型ダンパー、例えば弾塑性ダンパーで本発明の履歴減衰型ダンパー本体を構成してもかまわない。
【００７０】
この場合の構成や作用効果は、上述した実施形態とほぼ同様であるので、ここではその説明を省略するが、摺動荷重Ｐｄは、降伏荷重Ｐｄと読み替えるものとする。
【００７１】
また、本実施形態では、摩擦ダンパー１を設計するにあたり、上限荷重Ｐ１と下限荷重Ｐ２をそれぞれ、Ｌ１地震動に対応する荷重とＬ２地震動に対応する荷重としたが、これらの大きさに限定されるものではないし、地震動に限定されるものでもなく、風や波浪といった他の外乱荷重を受けて構造物が振動する状況においてその振動エネルギーを履歴減衰で吸収するすべての場合に本発明を適用することが可能である。
【００７２】
また、本実施形態では、本発明を構成する移動制限解除機構を、テーパ面を有する突設部２４が設けられた移動制限解除部材２１を用いた移動制限解除機構２０で構成したが、本発明の移動制限解除機構は、２つの相対移動部位から作用する荷重が破断荷重Ｐｋ未満のときには該２つの相対移動部位の相対移動を制限するが、破断荷重Ｐｋに達したときには、自ら破断して相対移動部位の移動制限を解除するようになっている限り、その構成は任意であり、第２実施形態で説明する通り、移動制限解除部材２１に代えて、ノックオフボルトを用いて移動制限解除機構を構成することが可能である。
【００７３】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７４】
図７は、第２実施形態に係る履歴減衰型ダンパーとしての摩擦ダンパーを示した分解斜視図である。本実施形態に係る摩擦ダンパー７１は、第１実施形態と同様、図示しない柱梁接合部から延びるブレース材２ａと、該柱梁接合部の対角に位置する別の柱梁接合部から延びるブレース材２ｂとの間に介装してあり、４面タイプの摩擦ダンパー本体７２と移動制限解除機構７３とを備える。
【００７５】
摩擦ダンパー本体７２は、ブレース材２ａのフランジが挟み込まれるように基端側が該フランジの各面にそれぞれ連結された摺動板７４，７４と、該一対の摺動板を挟み込むようにそれらの外側に配置され基端側がブレース材２ｂのフランジの各面にそれぞれ連結された摩擦板４，４とを備え、摺動板７４は、摩擦ダンパー本体７２の相対移動部位の一つとして機能し、摩擦板４が連結されたブレース材２ｂは、同じくもう一つの相対移動部位として機能する。
【００７６】
各摺動板７４には、その両面に摺動材５をそれぞれ取り付けてあるとともに、摺動材５の摺動面を摺動する摩擦材６を、各摩擦板４の裏面と、ブレース材２ｂのフランジの各面にそれぞれ取り付けてあり、台座１１が嵌め込まれた高力ボルト１０を、フランジの一方の側（同図では左側）から摩擦板４のボルト孔７と摺動板７４のスリット９及びその両側に取り付けられた摺動材５，５のスリット８，８に挿通した後、フランジの各面にそれぞれ取り付けられた摩擦材６の中央近傍を貫通するボルト孔に挿通し、フランジの他方の側で同様に、摺動板７４のスリット９及びその両側に取り付けられた摺動材５，５のスリット８，８と摩擦板４のボルト孔７に順次挿通し、該高力ボルトの先端に皿バネ１２及び台座１３を嵌め込んだ上、その上からナット１４を螺合して締め付けることにより、一対の摺動板７４，７４と一対の摩擦板４，４との相対移動が拘束されることなく、各摩擦材６がそれぞれに対応する各摺動材５の摺動面に押圧されるようになっている。
【００７７】
移動制限解除機構７３は図８でよくわかるように、ブレース材２ｂのフランジの両側にそれぞれ設けてあり、該各移動制限解除機構を構成する移動制限解除部材としてのノックオフボルト７５を、ブレース材２ｂのフランジの一方の側（図７では右側、図８では下側）から摺動板７４に形成されたボルト孔７８に挿通した後、該フランジに形成されたボルト孔７９に挿通し、フランジの他方の側でも同様に、摺動板７４に形成されたボルト孔７８に挿通した上、先端にナット７６を螺合して締め付けてある。
【００７８】
ここで、ノックオフボルト７５は、摺動板７４，７４とブレース材２ｂのフランジとの相対移動に伴い、それらから作用するせん断荷重によって該ノックオフボルトが破断するように、ノッチ状の断面欠損部７７を二段形成してあるとともに、ノックオフボルト７５を摺動板７４，７４とブレース材２ｂのフランジに貫通させるにあたっては、該ノックオフボルトの各断面欠損部７７を、摺動板７４，７４とブレース材２ｂのフランジ各面との境界にそれぞれ位置決めしてある。
【００７９】
断面欠損部７７は、その位置でのノックオフボルト７５の断面積が所望の破断荷重に応じた大きさとなるように適宜形成すればよい。
【００８０】
［設計及び製作］
本実施形態に係る摩擦ダンパー７１を製作するには、まず、２つの相対移動部位である摺動板７４，７４及びブレース材２ｂに入力する地震荷重のうち、該相対移動部位の相対移動が制限されるべき上限荷重Ｐ１と該相対移動部位の移動制限が解除されるべき下限荷重Ｐ２を定める。
【００８１】
上限荷重Ｐ１及び下限荷重Ｐ２は第１実施形態と同様、それぞれＬ１地震動に対応する荷重、Ｌ２地震動に対応する荷重とする。
【００８２】
次に、下限荷重Ｐ２、本実施形態ではＬ２地震動に対応する荷重に対してエネルギー吸収が最適となるように、例えば動的地震応答解析を行うことによって摩擦ダンパー本体７２の摺動荷重Ｐｄを設定する。
【００８３】
次に、移動制限解除機構７３の破断荷重、すなわちノックオフボルト７５の破断荷重Ｐｋを、  
Ｐ１−Ｐｄ＜Ｐｋ≦Ｐ２−Ｐｄ
となるように設定する。
【００８４】
［動作］
本実施形態に係る摩擦ダンパー７１においては、図５で説明した第１実施形態と同様、摩擦ダンパー７１の作動開始荷重が（Ｐｄ＋Ｐｋ）であるため、摺動板７４，７４及びブレース材２ｂに上限荷重Ｐ１又はそれ以下の荷重が入力する状況では、移動制限解除機構７３を構成するノックオフボルト７５が破断することなく、摺動板７４，７４及びブレース材２ｂの相対移動が制限され、摩擦ダンパー本体７２は作動しない。
【００８５】
一方、摺動板７４，７４及びブレース材２ｂに下限荷重Ｐ２が入力すると、ノックオフボルト７５が２つの断面欠損部７７，７７で破断し、摺動板７４，７４及びブレース材２ｂの相対移動制限が解除されて相対移動可能な状態となり、摩擦ダンパー本体７２は、図５に示したように摺動荷重Ｐｄで作動する。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態に係る摩擦ダンパー７１及びその設計方法によれば、その作動開始荷重（Ｐｄ＋Ｐｋ）を、摩擦ダンパー本体７２の作動時の摺動荷重Ｐｄに対し、ノックオフボルト７５の破断荷重Ｐｋの分だけ大きく設定することが可能となり、かくして、Ｌ１地震動では、摩擦ダンパー本体７２を作動させずに残留変形の発生を防止しながら、Ｌ２地震動では、それによる振動を吸収するのに適した履歴減衰となるよう摩擦ダンパー本体７２を設定することが可能となる。
【００８７】
本実施形態では、本発明の履歴減衰型ダンパー本体を摩擦ダンパー本体７２で構成したが、摩擦ダンパー本体７２に代えて、他の履歴減衰型ダンパー、例えば弾塑性ダンパーで本発明の履歴減衰型ダンパー本体を構成してもかまわない。
【００８８】
この場合の構成や作用効果は、上述した実施形態とほぼ同様であるので、ここではその説明を省略するが、摺動荷重Ｐｄは、降伏荷重Ｐｄと読み替えるものとする。
【００８９】
また、本実施形態では、履歴減衰型ダンパーを設計するにあたり、上限荷重Ｐ１と下限荷重Ｐ２をそれぞれ、Ｌ１地震動に対応する荷重とＬ２地震動に対応する荷重としたが、これらの大きさに限定されるものではないし、さらには地震動に限定されるものでもなく、風や波浪といった他の外乱荷重を受けて構造物が振動する状況においてその振動エネルギーを履歴減衰で吸収するすべての場合に本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１，７１    摩擦ダンパー（履歴減衰型ダンパー）
２ｂ                ブレース材（相対移動部位）
３，７４            摺動板（相対移動部位）
４                  摩擦板（相対移動部位）
２０                  移動制限解除機構
２１                  移動制限解除部材
７２，１０１          摩擦ダンパー本体（履歴減衰型ダンパー本体）
７３                  移動制限解除機構
７５                  ノックオフボルト（移動制限解除部材）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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