(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦ダンパを備えた建物の制振構造であって、
前記摩擦ダンパは、
（ａ）滑り板、及び、該滑り板に摺動自在に摩擦材を介して重ね合わされる摩擦板を貫通するボルトと、
（ｂ）前記ボルトの頭部と前記摩擦板との間に配置されたワッシャと、
（ｃ）前記ワッシャと前記摩擦板との間に配置され、内径が前記ワッシャの外径よりも小さい皿ばねであって、前記滑り板と前記摩擦板とを前記摩擦材を介して互いに圧接する方向に押圧する皿ばねと、
（ｄ）前記ボルトの軸方向において、前記ワッシャと前記摩擦板との間に配置され、前記ボルトの径方向において、前記ボルトの外側、且つ前記皿ばねの内側に配置されたガイド環と、
（ｅ）前記ボルトの前記頭部とは反対側にて、該ボルトと螺合するナットと、
を備え、
（ｆ）前記皿ばねが、弾発力の小さい非線形ばね領域内でたわみ変形されていることを特徴とする建物の制振構造。
【請求項２】
前記摩擦ダンパは、建物架構と該建物架構に取り付けられるブレースとの間、または該ブレース自体の荷重作用経路の途中を分断したブレース間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の建物の制振構造。
【請求項３】
前記摩擦ダンパの滑り耐力強度を、前記ブレースの降伏耐力や座屈耐力より低くしておくことを特徴とする請求項２に記載の建物の制振構造。
【請求項４】
前記摩擦ダンパは、建物架構の柱部材と梁部材とで区画される空間内の柱梁仕口部近傍の柱部材および梁部材から、これら柱梁を各一辺とする三角形の仮想対辺に沿って突設された柱側ブラケットと梁側ブラケットとの接合部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の建物の制振構造。
【請求項５】
前記柱側ブラケットおよび前記梁側ブラケットを、前記柱部材および前記梁部材で画成される空間の下層部分に形成される腰壁、または該空間の上層部分に形成される垂れ壁の形成スペース内に収納したことを特徴とする請求項４に記載の建物の制振構造。
【請求項６】
前記摩擦ダンパは、建物架構の柱部材と梁部材との接合部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の建物の制振構造。
【請求項７】
前記摩擦ダンパは、建物架構の梁部材と壁との接合部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の建物の制振構造。
【請求項８】
前記摩擦ダンパは、建物と該建物に隣接されて独立して設けられる構造物とを繋ぐ接合部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の建物の制振構造。
【請求項９】
前記摩擦ダンパは、建物架構の上下の梁にそれぞれ分断されて取り付けられる上部間柱と下部間柱とを繋ぐ接合部、あるいは上記上下の梁にそれぞれ分断されて取り付けられる垂れ壁と腰壁とを繋ぐ接合部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の建物の制振構造。
【請求項１０】
前記摩擦材を前記摩擦板と前記滑り板とが対向する各々の面に一体的に設けて摩擦ダンパを構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の建物の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物における高力ボルト接合部を摩擦ダンパとして機能させて制振する建物の制振構造に関し、特に高力ボルトで接合する部分にあって、構造体の変形や摩擦部分に摩耗が生じても略一定した摩擦減衰力を長期にわたって発生させることができるようにした建物の制振構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、中，高層建築物では、地震や風等の水平力に対する抵抗要素として、例えば特公平４−１２７９０号公報（Int.Cl.E04H 9/02）に開示されるブレース構造を用いた建物架構が広く用いられている。ブレースは山形鋼等の型鋼材を用い、ボルト接合によりこれを柱梁架構に取り付けた構造とし、地震や風などにより発生するせん断荷重の多くの部分を上記ブレースにて負担するようになっている。
【０００３】
ブレースの耐力は、引張り力に対してはボルトの耐力やボルト孔欠損を有するブレースの耐力、およびブレースを取付ける接合板の耐力などの最小値とし、圧縮力に対しては、座屈耐力で算定するようになっている。
【０００４】
ところで、一般的な従来（現行の耐震設計法以前）の建物架構では、地震等の振動入力に対してブレースの引張りおよび圧縮に対する耐力のみで設計しており、その変形性能は考慮されていないし、ブレースの接合部は母材の耐力を完全には伝達できる構成とはなっていない。このため、ブレースの引張り力に対して母材が全強度に達するまでに接合部が破断するので、耐力が低く、かつ変形能が全くないという非常に耐震性能に劣る構造となっている。
【０００５】
これ故、このような既存建築物の耐震補強をするには変形性能を高めるために全ての接合部を切断して改修する必要があり、これは現実的には困難である。また、仮に接合部が改修されたとしても、ボルトの滑りや繰り返し荷重に対する強度低下や圧縮座屈などによる劣化が起こってしまう。従って、一般には耐震補強の方法としては、建物の強度を高める方法に依っているため、大規模な耐震改修工事となる等、建物使用の上から実施困難な場合が多い。
【０００６】
そこで、最近の耐震設計法による地震時の扱いは、ブレースの水平力分担化や細長比に応じ、その変形性能を考慮して建物の必要耐力を定めている。また、ブレースの接合部は母材の耐力が伝達できるだけの強度を確保するようにしている。
【０００７】
しかしながら、最近の耐震設計法によるものであっても、ブレース構造は強度抵抗型の考え方で設計されており、経済的に建物の耐震性を高めようとすると、架構の変形性能を高める必要があり、また、この変形性能を高めようとすると、ブレースの細長比を小さくする必要がある。しかし、そのためにはブレース断面を大きくする必要があり、剛性調整の問題やコストアップが来される。この場合でも、建物の変形性能は柱梁ラーメン架構に比べると劣るので、建物の必要耐力を高める必要がある。
【０００８】
即ち、ブレース母材が全強度に達するまでに接合部が滑るので、繰り返し荷重に対して図１４に示すスリップ型の復元力特性となり、地震エネルギーの吸収性能の面で望ましいとはいえない。
【０００９】
また、建物架構に入力された振動の減衰効果を更に向上させるために、特開平５−１００５０号公報（Int.Cl.E04H 9/02）に開示されるように、制振用のダンパを組み込むようにしたものがある。しかし、この場合は鋼材ダンパが用いられ、ある程度以上の変形が生じて鋼材が降伏するまではダンパとしての機能が得られないという欠点がある。また、力の繰り返しによる疲労によって性能が劣化するという問題がある。
【００１０】
ところで、建物の揺動を抑制するためには建物架構に入力された振動エネルギーを吸収すれば良い。このため、上記ブレースの接合部に限らず、建物架構の剛節部分をボルト，ナットで結合し、この結合部分に摩擦ダンパを構成することにより、簡単な構造の制振装置を得ることができる。
【００１１】
即ち、この摩擦ダンパ１は、図２９に示すように互いに結合される一方の部材に滑り板２を設けるとともに、他方の部材に摩擦板３を設け、そして、これら滑り板２と摩擦板３とを、一方に形成したルーズホール４を介してボルト５，ナット６で結合して圧着固定したものである。つまり、この摩擦ダンパ１によれば、建物に地震や強風を起因とする過大な水平力が入力された場合に、ボルト５，ナット６の締め付けによる軸力で設定される摩擦力に抗して滑り板２と摩擦板３とが相対摺動し、この際の摩擦によって振動エネルギーが効果的に吸収されて建物振動が減衰されるようになっており、より広い範囲の振動領域で減衰効果を得ることができる。
【００１２】
しかし、上記摩擦ダンパ１では、建物架構が地震や風、あるいは荷重や温度伸縮等の外部要因によって変形したり、滑り板２と摩擦板３との相対摺動によりそれらに摩耗が生じて板厚が変化したりすると、軸力が急激に低下して所望の摩擦力が得られなくなる。
【００１３】
そこで、上記外部要因や摩耗による軸力の急激な低下を防止し得る摩擦ダンパとして、ボルトによる締め付け部分にばねを介在させ、滑り板に摩擦板をばねの付勢力で押し付けるようにしたものがある。つまり、当該ばねを組み込んだ摩擦ダンパでは、その摩擦力Ｆは滑り板に摩擦板を圧接させる圧接力Ｐと、これら両者間の摩擦係数μとの積（Ｆ＝μ×Ｐ）によって与えられ、このときの圧接力Ｐはばね定数とばね変形量との積として得られる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ばねを組み込んだ摩擦ダンパであっても、摩耗が進行すればばねの変形量が予め設定した値から変化し、延いては、ばねの弾発力が変動してしまう。このため、摩擦係数が一定であっても摩擦ダンパの摩擦力に変動が生じてしまい、摩擦減衰力を長期にわたって一定に維持することが難しい。そして、このように摩擦減衰力を一定に維持することができないと、摩擦ダンパを設計値通りに作動させることができず、該摩擦ダンパを設けた耐振壁やブレースの機能が低下して建物架構に不慮の損害を生じさせる虞がある。
【００１５】
ここで、これを解決するには、ばねに皿ばねを用い、この皿ばねをその変形量に対して発生弾発力の変動がきわめて小さな非線形領域で使用することが考えられるが、皿ばねを非線形領域で使用するようにすると、摩擦力を皿ばねの弾発力で調節するのが困難になり、当該摩擦力を適正値に設定するためには、摩擦係数μを適宜に容易に設定できるようにすることが不可欠となる。
【００１６】
しかしながら、従来の摩擦ダンパにあっては、摩擦板と滑り板とは構造部材の一部をなしていて、その材質は限定されて制約を受けるため、摩擦係数を任意の値に設定することができず、必要に応じた摩擦係数を得ることが極めて困難であるいう課題があった。
【００１７】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、簡単な構造をもって所望の振動減衰力を長期にわたって安定して得ることができる高力ボルト接合部に摩擦ダンパを組み込んだ建物の制振構造を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の請求項１に示す建物の制振構造にあっては、
摩擦ダンパを備えた建物の制振構造であって、
前記摩擦ダンパは、
（ａ）滑り板、及び、該滑り板に摺動自在に摩擦材を介して重ね合わされる摩擦板を貫通するボルトと、
（ｂ）前記ボルトの頭部と前記摩擦板との間に配置されたワッシャと、
（ｃ）前記ワッシャと前記摩擦板との間に配置され、内径が前記ワッシャの外径よりも小さい皿ばねであって、前記滑り板と前記摩擦板とを前記摩擦材を介して互いに圧接する方向に押圧する皿ばねと、
（ｄ）前記ボルトの軸方向において、前記ワッシャと前記摩擦板との間に配置され、前記ボルトの径方向において、前記ボルトの外側、且つ前記皿ばねの内側に配置されたガイド環と、
（ｅ）前記ボルトの前記頭部とは反対側にて、該ボルトと螺合するナットと、
を備え、
（ｆ）前記皿ばねが、弾発力の小さい非線形ばね領域内でたわみ変形されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項２に示す建物の制振構造にあっては、前記請求項１のものにおいて、前記摩擦ダンパは、建物架構と該建物架構に取り付けられるブレースとの間、または該ブレース自体の荷重作用経路の途中を分断したブレース間に設けられることを特徴とする。
【００２０】
請求項３に示す建物の制振構造にあっては、前記請求項２のものにおいて、前記摩擦ダンパの滑り耐力強度を、前記ブレースの降伏耐力や座屈耐力より低くしたことを特徴とする。
【００２１】
請求項４に示す建物の制振構造にあっては、前記請求項１のものにおいて、前記摩擦ダンパは、建物架構の柱部材と梁部材とで区画される空間内の柱梁仕口部近傍の柱部材および梁部材から、これら柱梁を各一辺とする三角形の仮想対辺に沿って突設された柱側ブラケットと梁側ブラケットとの接合部に設けられることを特徴とする。
【００２２】
請求項５に示す建物の制振構造にあっては、前記請求項４のものにおいて、前記柱側ブラケットおよび前記梁側ブラケットを、前記柱部材および前記梁部材で画成される空間の下層部分に形成される腰壁、または該空間の上層部分に形成される垂れ壁の形成スペース内に収納したことを特徴とする。
【００２３】
請求項６に示す建物の制振構造にあっては、前記請求項１のものにおいて、前記摩擦ダンパは、建物架構の柱部材と梁部材との接合部に設けられることを特徴とする。
【００２４】
請求項７に示す建物の制振構造にあっては、前記請求項１のものにおいて、前記摩擦ダンパは、建物架構の梁部材と壁との接合部に設けられることを特徴とする。
【００２５】
請求項８に示す建物の制振構造にあっては、前記摩擦ダンパは、建物と該建物に隣接されて独立して設けられる構造物とを繋ぐ接合部に設けられることを特徴とする。ここで、上記構造物は建物、あるいは外階段とすることができる。
【００２６】
請求項９に示す建物の制振構造にあっては、前記摩擦ダンパは、建物架構の上下の梁にそれぞれ分断されて取り付けられる上部間柱と下部間柱とを繋ぐ接合部、あるいは上記上下の梁にそれぞれ分断されて取り付けられる垂れ壁と腰壁とを繋ぐ接合部に設けられることを特徴とする。
【００２７】
請求項１０に示す建物の制振構造にあっては、前記請求項１〜９のものにおいて、前記摩擦材を前記摩擦板と前記滑り板とが対向する各々の面に一体的に設けて摩擦ダンパを構成したことを特徴とする。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
【００４９】
図１から図７は建物の高力ボルトによる接合部に摩擦ダンパを組み込む本発明の建物の制振構造の第１実施形態を示す。ここで、当該第１実施形態にあっては、上記接合部を建物架構とこれに取り付けるブレースとの接合部としている。なお、図１は摩擦ダンパを取り付けたブレース取付け部の正面図、図２は同側面図、図３はブレースの概略図、図４はブレース取付け部を示すもので（ａ）は上端部の正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は下端部の正面図、図５は摩擦ダンパの荷重変形性状の履歴特性図、図６（ａ）は付勢手段の構造を示す側断面図、（ｂ）はその変形例の構造を示す側断面図、図７は皿ばねのばね特性の一実測例を示すグラフである。
【００５０】
即ち、この第１実施形態の建物の制振構造は、図３に示すように一般的に用いられるＶ形ブレース１０に適用した例をとって説明するが、ブレース形態としてはこのＶ形に限られることはない。本発明の第１実施形態である上記Ｖ形ブレース１０は、左右鉄骨柱１２と上下鉄骨梁１４とによって構成された建物架構１６に取り付けられ、該Ｖ形ブレース１０の中央部の取付け部１０ａが上方鉄骨梁１４の中央部に結合されるとともに、二股状端部の取付け部１０ｂは下方鉄骨梁１４と左右柱１２とのコーナ部に結合される。
【００５１】
上記ブレース１０は山形鋼を用いて構成され、図４（ａ），（ｂ）に示すように上端部側の取付け部１０ａは、通常は鉄骨梁１４に溶接された台形状のブラケット１８の両側を挟むようにして配置され、これらを貫通するボルト，ナットを介して結合される。また、図４（ｃ）に示すように下端部の取付部１０ｂは鉄骨梁１４と柱１２とのコーナー部に溶接されたブラケット１８に、後述する摩擦ダンパ２０を介して接続される。尚、上記ブレース１０の構成材料は山形鋼に限ることなく、他の形鋼若しくは所定の剛性を有する棒状部材で形成してもよいことはいうまでもない。
【００５２】
ここで、本第１実施形態における基本構成は、ブレース１０の取付部１０ａまたは１０ｂと建物架構１６との間に摩擦ダンパ２０を介装するというものであるが、図１、図２及び図４に示すように具体的な実施例としてはブレース１０の下端部側の取付け部１０ｂと建物架構１６との間に摩擦ダンパ２０を介装するようにしている。
【００５３】
すなわち、この摩擦ダンパ２０は、上記介装部分の一方であるブラケット１８に所定間隔をもって平行配置される一対の摩擦板２２，２２を取付けるとともに、上記介装部分の他方であるブレース１０下端部の取付部１０ｂに、上記一対の摩擦板２２，２２間に滑動自在に挿入されて重ね合わせられる滑り板２４を取付け、かつ、一対の摩擦板２２，２２間に摩擦材３７、３７を介して滑り板２４を挟圧して圧接する方向に押圧する付勢手段２６を設けて構成してある。そして、特に該付勢手段２６を、設定圧接力が加えられて弾発力の変動が小さい非線形ばね領域内でたわみ変形される皿ばね２８で構成してある。このとき、上記摩擦板２２，２２と上記滑り板２４とは、上下関係を逆にして一対の摩擦板２２，２２をブレース１０下端部の取付部１０ｂに、また滑り板２４をブラケット１８に取り付けてもよい。
【００５４】
即ち、上記摩擦ダンパ２０は、ブレース１０の取付け部１０ｂとブラケット１８との間に介装される。上記摩擦板２２，２２と滑り板２４及び摩擦材３７、３７とはほぼ等しい幅に形成され、これら摩擦板２２，２２と滑り板２４と摩擦材３７、３７とが重なった部分に上記付勢手段２６が設けられる。上記摩擦板２２，２２は下端部が、上記ブラケット１８の両側を挟むようにしてボルト，ナット（溶接でもよい）結合され、上端部がブラケット１８より上方に突出される。
【００５５】
上記滑り板２４は上端部が上記ブレース１０の取付け部１０ｂに挟まれるようにしてボルト，ナット（溶接でもよい）結合され、下端部が該取付け部１０ａより下方に突出される。そして、滑り板２４の下端部が上記一対の摩擦板２２，２２間に摩擦材３７、３７を介して相対摺動可能に挿入される。このとき、滑り板２４と摩擦材３７，３７を重ねあわせた厚さは上記ブラケット１８より僅かに厚く形成され、滑り板２４の両面が摩擦材３７、３７を介して摩擦板２２，２２の対向面に接触される。
【００５６】
摩擦材３７には摩擦係数μが一定の部材、例えばμが小さい（０．２程度）ものとしては四フッ化エチレンや超高分子量ポリエチレン（例えば、ソマライト（商品名））等の摩擦材、μが中くらい（０．５程度）のものとしては表面を平滑にしたステンレス板等、さらにμが大きい（１．０程度）ものとしては表面を平坦にした鋼板等が適し、さらには自動車用ブレーキパッドとして用いられる軟質ウーブン、ゴムモールド、レジンモールド等を用いることもでき、これらから必要に応じた摩擦係数μを有する材料を選択して形成される。
【００５７】
あるいは、上記摩擦材３７には、熱硬化型樹脂を結合材として、アラミド繊維，ガラス繊維，ビニロン繊維，カーボンファイバー，アスベストなどの繊維材料と、カシューダスト，鉛などの摩擦調整材と、硫酸バリュームなどの充填剤とからなる複合摩擦材料を用いても良い。
【００５８】
滑り板２４としては、通常、両面を適切に磨き仕上げ円滑面としたもの、あるいは表面が滑らかなステンレス板などを用いる。上記滑り板２４には摩擦板２２，２２間に挿入された部分にブレース１０の軸方向に沿って延びる２条のガイド孔２４ａが平行に形成されるとともに、上記摩擦板２２，２２及び摩擦材３７、３７にはこれらを貫通して上記ガイド孔２４ａ（ルーズホールでも可）に挿通される締付け用の高力ボルト３２が設けられる。ここで、高力ボルト３２は高張力鋼で形成されている。
【００５９】
従って、上記摩擦板２２，２２と上記滑り板２４とは摩擦材３７、３７を介してブレース１０の長手方向に相対摺動可能に連結される。また、上記摩擦板２２，２２と上記取付け部１０ｂ先端との間および上記滑り板２４と上記ブラケット１８先端との間に、これら摩擦板２２，２２と滑り板２４との相対移動を許容する隙間δが設けられる。
【００６０】
上記付勢手段２６は、一対の摩擦板２２，２２を貫通する上記高力ボルト３２と、この高力ボルト３２が摩擦板２２，２２を貫通して突出した先端部に嵌合される皿ばね２８と、この皿ばね２８をワッシャ３４を介して押圧するナット３６とによって構成される。上記付勢手段２６ではナット３６を締め付けることにより皿ばね２８を圧縮し、一対の摩擦板２２，２２と摩擦材３７，３７を互いに近接する方向に付勢して上記滑り板２４を両側から挟圧する。
【００６１】
さらに詳述すれば、図６（ａ）に示すように、皿ばね２８は複数個が笠状に積層されて皿ばね組２８ａとされており、拡径する下側が摩擦板２２側に向けられ、頂部側が高力ボルト３２の頭部３２ａ側に向けられて配置される。そして、皿ばね組２８ａはボルト頭部３２ａ側に配置されたワッシャ３４及びカラー３５ａと、摩擦板２２側に配置されたカラー３５ｂとの間に挟まれるようにして、高力ボルト３２が挿通され、かつ、皿ばね組２８ａの内周には高力ボルト３２との同心性を保つためにガイド環３８が嵌挿される。また、ナット３６側にもワッシャ３４が配置され、この状態で高力ボルト３２、ナット３６を締め付けることにより、この締め付け力によって皿ばね組２８ａに最適な予圧力（設定圧接力）を付加できるようになっている。そして、この締め付けにより発生する皿ばね組２８ａの弾発力が、高力ボルト３２の軸力として摩擦板２２と滑り板２４との間に作用して、これら両者間に介在される摩擦材３７を挟圧しつつ所定の摩擦力を発生させるようになっている。なお、図６（ｂ）に示すように、ガイド環３８はワッシャ３４と一体形成するようにしても良い。
【００６２】
従って、ナット３６の締め付け度合いによって、上記皿ばね組２８ａに最適な予圧力（設定圧接力）を付加できるようになっている。このように取り付け状態で個々の皿ばね２８に予圧力が付加されることにより、それぞれの皿ばね組２８ａは、ばねが変形してもその弾発力の変動がきわめて小さいばね領域Ｒに達するようになっている。
【００６３】
ここで、上記ばね領域Ｒとは、図７の皿ばねのばね特性グラフに示すような設定圧接力（予圧力）が加えられて弾発力の変動が小さい非線形領域をいい、そしてこの皿ばね組２８ａはこのばね領域Ｒ内で使用されることになる。すなわち、皿ばね組２８ａのたわみ量σが変化してもその発生弾発力の変動がきわめて小さな非線形領域Ｒ内を当該皿ばね組２８ａの使用領域として設定するようになっている。
【００６４】
ところで、このようにした皿ばね組２８ａを用いて構成された摩擦ダンパ２０の滑り耐力は、これが取り付けられる上記ブレース１０が備えた降伏耐力や座屈耐力より若干低くしておく構造とする。
【００６５】
以上の構成により本実施形態の高力ボルト接合部における摩擦ダンパにあっては、建物架構１６に地震等によって水平方向のせん断荷重が入力されると、鉄骨柱１２および鉄骨梁１４のたわみ変形に伴って、建物架構１６とブレース１０の取付け部１０ａ及び１０ｂとの間に力が入力され、これが摩擦ダンパ２０に入力される。すると、滑り板２４と摩擦板２２，２２とが、これらの間に摩擦材３７、３７を介して圧接された状態で相対的に滑動して相互に摩擦抵抗力を発生し、この摩擦抵抗力をもって振動が効果的に減衰されることになる。なお、通常は摩擦材３７を摩擦板２２に固定し、滑り板２４と摩擦材３７との間に滑りを生じさせる。
【００６６】
このように本実施形態では、建物架構１６のブレース１０に上記摩擦ダンパ２０を組み込んで設けることにより制振効果を向上できるのであるが、摩擦ダンパ２０を、摩擦板２２とこれに重なる滑り板２４と、これら摩擦板２２と滑り板２４とを圧接させる付勢手段２６、並びに摩擦板２２と滑り板２４との間に介在させる摩擦材３７とで構成したので、該摩擦ダンパ２０を簡単な構造にすることができる。そして、このような摩擦ダンパ２０は、ブレース１０の取付け部１０ｂと建物架構１６との間に介装できるので、既存の建物架構１６にあっても、ブレース１０の取付け部１０ｂを取り外すことにより、この取り外し部分に上記摩擦ダンパ２０を簡単に取付けることができる。このため、既存のブレース付き建物架構１６に大改修を加えることなく簡単に制振構造に改修できる。勿論、本発明の高力ボルト接合部における摩擦ダンパは、新たに構築される建物架構１６にあっても適用できる。尚、上記一対の摩擦板２２，２２と摩擦材３７，３７は片側のみの１枚構成としても良いことは云うまでもない。
【００６７】
ところで、上記付勢手段２６の個々の皿ばね２８は、設定圧接力が加えられてたわみ変形に対して弾発力の変動が小さい非線形ばね領域Ｒ内でたわみ変形されるように設定されているため、種々の原因によって皿ばね組２８ａの変形量が非線形ばね領域Ｒ内で変化した場合にあっても、皿ばね２８の弾発力の変動はきわめて小さくなる。さらに、上記摩擦ダンパ２０の該摩擦板２２と該滑り板２４との接触面に摩擦材３７を介在させる構成としたので、摩擦材３７には摩擦板２２や滑り板２４のような構造部材用材料を使用しなければならないと言う制約がなくなり、必要とされる摩擦力に応じて摩擦材３７の材質を任意に選定することが可能になる。従って、摩擦板２２，２２と滑り板２４との間に発生される摩擦抵抗力を、建物の立地条件や使用条件、ブレースの設置個所等の諸条件に合わせて略一定に維持することが容易になる。即ち、摩擦抵抗力Ｆが依存する圧接力となる皿ばねの弾発力Ｐを安定させ、摩擦係数μを任意に設定することができるため、建物架構１６に入力される振動に対する減衰性能が変動することを防止し、建物の耐震性能を大幅に向上することができる。
【００６８】
ここで、上記摩擦材３７に、熱硬化型樹脂を結合材として、アラミド繊維，ガラス繊維，ビニロン繊維，カーボンファイバー，アスベストなどの繊維材料と、カシューダスト，鉛などの摩擦調整材と、硫酸バリュームなどの充填剤とからなる複合摩擦材料を使用した場合には、摩擦材３７が一定の摩擦係数を有する摩耗の著しく少ない部材として形成される。従って、摩擦板２２と滑り板２４とが相対変位する際に、これら摩擦板２２と滑り板２４との間の摩擦係数はほぼ常時一定に維持され、かつ、滑動部分の摩耗がほとんどないためクリアランス変化が生じず、この点でも皿ばね２８による圧接力がほぼ一定に維持されるようになる。
【００６９】
このため、上記摩擦板２２と滑り板２４間の相対移動部分に発生する、摩擦係数と付勢手段の圧接力との積として得られる摩擦抵抗力を可及的にほぼ一定に維持することができる。従って、２つの部材２２，２４間の減衰力特性がより一層安定化され、当初設定した制振機能を長期に亘って維持することができるようになる。
【００７０】
また、本第１実施形態のブレース１０を用いた建物架構１６の荷重変形性状は図５に示すようになり、減衰を大きくし、また変形性能が大となる関係上、耐震性に著しく優れた結果を出すことができる。
【００７１】
そして、種々の原因により非線形ばね領域Ｒ内で皿ばね２８の変形量が変化しても、一定した摩擦減衰力を発生させることができるので、摩擦ダンパ２０による制振機能を設計値通りに発揮させることができる。従って、これによりブレース１０の信頼性を向上することができ、延いては建物架構１６を効果的に制振することができる。また、皿ばね２８にたわみ変形が生じても滑り板２４や摩擦材３７，３７に加わる弾発力がほぼ一定で変動がないので、摩擦ダンパ２０の機能維持のための複雑なメンテナンスを軽減することができる。
【００７２】
また、上記摩擦ダンパ２０の滑り耐力を、上記ブレース１０の降伏耐力や座屈耐力より低くしたので、ブレース１０や当該ブレースの接合部が不安定現象を起こすブレースの座屈発生よりも先行して、上記摩擦ダンパ２０の摩擦板２２，２２と滑り板２４との間に滑りを生じさせることができる。このため、大地震時にもブレース１０が降伏したり座屈したりすることがないので、建物の被害が防止でき、再使用が可能になる。
【００７３】
なお、摩擦ダンパ２０の付勢手段は図８（ａ），（ｂ）のように構成しても良い。即ち、図８（ａ）のものでは、１組となった皿ばね組２８ａを抱き合わせ状態で一対設けることにより、それぞれの皿ばね組２８ａを合わせた全体の許容たわみ量を大きく変化させることができる。このため、１組の皿ばね組２８ａだけではチューニングができなかった弾発力を、摩擦ダンパによって目的の摩擦力を得るように緻密に調整することができる。
【００７４】
さらに、このように一対の皿ばね組２８ａ，２８ａを設けた場合に、図８（ｂ）に示すようにボルト頭部３２ａ側とナット３６側とに分離して配置することもできる。さらに、上記皿ばね組２８ａの組合せ配置構成は、上記図示した態様に限ることなく、本発明の皿ばねに求められる設定が可能である限り、種々に変更して組み合わせ構成でき、例えば、複数枚を直列にまたは並列に積層したり、その積層方向を正・逆に向けたりすることができる。
【００７５】
図９，図１０は本発明の第２実施形態を示し、上記第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。尚、図９は摩擦ダンパを取り付けたブレース取付け部の正面図、図１０は同側面図である。
【００７６】
即ち、この第２実施形態では図９，図１０に示すように摩擦ダンパ２０を、ブレース１０自体の荷重作用経路の途中を分断した間に介装するようにしたものである。このブレース１０の荷重作用経路とは、建物架構１６の歪みにより発生した荷重が作用する経路で、本実施形態ではＶ字状のブレース１０の取付け部１０ａから二股状の一般部分に至る全体となる。また、この実施形態にあっても上記摩擦ダンパ２０は、一対の摩擦板２２，２２と摩擦材３７，３７と滑り板２４、および付勢手段２６とによって構成される。
【００７７】
そして、上記摩擦板２２，２２は上記ブレース１０を切断した一方の端部１０ｃに取り付けられるとともに、上記滑り板２４はブレース１０を切断した他方の端部１０ｄに取り付けられ、一対の摩擦板２２，２２間に摩擦材３７，３７を介して滑り板２４が挟み込まれる。このとき、この第２実施形態では摩擦板２２，２２および滑り板２４はブレース１０より若干幅広に形成されてブレース端部の３辺に沿って溶接により上記端部１０ｃ，１０ｄに結合されるが、上記第１実施形態と同様にボルト，ナット結合してもよい。
【００７８】
また、滑り板２４のガイド孔２４ａを通って摩擦板２２，２２を貫通する締付けボルト３２に皿ばね２８を介装してなる付勢手段２６が設けられる。また、この実施形態にあっても摩擦板２２，２２と滑り板２４とを逆にして、滑り板２４を切断した上記一方の端部１０ｃに取付け、摩擦板２２，２２を切断した上記他方の端部１０ｄに取り付けることもできる。
【００７９】
従って、この第２実施形態にあってもブレース１０を切断するのみで、その切断箇所に摩擦ダンパ２０を介装できるので、既存の建物架構１６の制振構造への改修を簡単に行うことができる。勿論、上記付勢手段２６の皿ばね２８は、予圧力をもってばね特性の荷重−変位関係が非線形となる領域Ｒに設定され、建物架構１６を振動減衰するようになっている。すなわち、減衰能力が変動することを防止した上記構成の摩擦ダンパ２０により、設定にしたがった確実な振動減衰作用を確保しつつ、ブレース１０が本来有する耐振機能を有効に発揮させて、建物架構１６をより効果的に制振することができる。また、この実施形態にあっても上記摩擦ダンパ２０の破壊強度をブレース１０の座屈耐力より低くして、大荷重の入力時にブレース１０の損傷を防止して建物架構１６に大被害が被るのを防止できるようになっている。
【００８０】
ところで、上記第１，第２実施形態ではＶ形ブレース１０における高力ボルト接合部に本発明を適用した場合を開示したが、これに限ることなく、図１１（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ示す様な各種形態のブレースを備えた建物架構１６にも摩擦ダンパ２０を組み込んで本発明を適用できることは勿論である。なお、図１１（ａ）は建物架構１６に対角状に配置されるブレース１０の中間部に摩擦ダンパ２０を介装する例であり、同図（ｂ）は逆Ｖ字型をなす２本のブレース１０，１０のそれぞれに摩擦ダンパ２０，２０を介装する例、同図（ｃ）は対角状にＸ字型に交差する２本のブレース１０，１０にそれぞれ摩擦ダンパ２０，２０を介装する例である。また、同図（ｄ）〜（ｆ）は水平方向に摩擦ダンパ２０を配設する例であり、（ｄ）は一方の鉄骨梁１４から他方の梁側に延びて三角形状に接合される２本のブレース材１０１，１０１の接合部（三角形の頂点）と他方の鉄骨梁１４とをＬ字型のブレース材１０２で結合し、このL 字型ブレース材１０２に摩擦ダンパ２０を介装する例、（ｅ）は上下の鉄骨梁１４，１４のそれぞれに三角形状を形成するように２本のブレース材１０３，１０４を設けて、各々の接合点の頂点同士を水平にブレース材１０５で結合し、この水平配置するブレース材１０５に摩擦ダンパ２０を介装する例、（ｆ）は（ｄ）のものを２組並設する例をそれぞれ示すものである。
【００８１】
図１２と図１３は、本発明の第３実施形態を示す。この第３実施形態は建物架構１６の柱部材（鉄骨柱）１２と梁部材（鉄骨梁）１４とで区画される空間Ｓ内の柱梁仕口部４５近傍の柱部材１２および梁部材１４から、これら柱梁を各一辺とする三角形の仮想対辺に沿って摩擦ダンパ２０を介装する構成としたものであり、このようにしても同様の効果が得られる。
【００８２】
即ち、この第３実施形態では制振構造が適用される建物架構１６は、柱部材としての鉄骨柱１２と、梁部材としての鉄骨梁１４とによって矩形状の空間部Ｓを画成する、いわゆる門形架構として構成されている。そして、上記建物架構１６の外周部に設けられる上記空間部Ｓは窓開口部となり、この窓となる空間部Ｓの下層部分には腰壁４３が形成されるとともに、上層部分には垂れ壁４４が形成される。
【００８３】
ここで、上記建物架構１６の制振構造は、図１２，図１３に示すように上記空間Ｓ内の柱梁仕口部４５近傍の鉄骨柱１２および鉄骨梁１４から、これら柱１２，梁１４を各一辺とする三角形の仮想対辺Ｌに沿って柱側ブラケット４６および梁側ブラケット４８を対向させて突設する。このとき、上記柱側ブラケット４６および上記梁側ブラケット４８は、上記腰壁４３および上記垂れ壁４４の形成領域内に納められる。そして、梁側ブラケット４８の先端部に、所定間隔をもって平行配置される一対の滑り板２４，２４をボルト，ナットを介して取付ける（溶接でもよい）とともに、柱側ブラケット４６の先端部を、上記一対の滑り板２４，２４間に滑動自在に挿入されて重ね合わされる摩擦板２２としてある。また、上記一対の滑り板２４，２４と摩擦板２２との間には摩擦材（図示せず）が介在され、これら滑り板２４，２４と摩擦板２２と摩擦材とには、これらを挟圧して圧接する方向に押圧する付勢手段２６を設けて摩擦ダンパ２０を構成する。なお、この摩擦ダンパ２０の構成は前述した第１実施形態並びに第２実施形態のものと共通し、基本的に全く同様のものであるので、同一部材には同一の符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００８４】
即ち、上記柱側ブラケット４６は、板状の本体部分４６ａの基端部に必要に応じて上下フランジ４６ｂ，４６ｃを形成することにより構成され、この基端が上記鉄骨柱１２に溶接されて一体に突設される。そして、上記本体部分４６ａの先端部を所定幅をもって突出させることにより上記摩擦板２２が一体に形成される。
【００８５】
一方、上記梁側ブラケット４８は略三角形状の鋼板で形成され、その一辺が鉄骨梁１４に溶接されて一体に突設される。そして、該梁側ブラケット４８の突出側先端部の表裏に上記滑り板２４，２４を当接して、これら両者をボルト，ナット固定し、この梁側ブラケット４８の厚さをもって滑り板２４，２４が離隔される。また、上記滑り板２４，２４と上記摩擦板２２とを入れ替えて、滑り板２４，２４を上記柱側ブラケット４６に取付け、摩擦板２２を梁側ブラケット４８に取り付けることもできる。
【００８６】
以上の構成により、この第３実施形態の建物の制振構造にあっては、建物架構１６の柱梁仕口部４５近傍に、柱１２，梁１４を各一辺とする三角形の仮想対辺Ｌに沿って、これら鉄骨柱１２および鉄骨梁１４からそれぞれ突設した柱側ブラケット４６および梁側ブラケット４８間に、一対の滑り板２４，２４，摩擦板２２および摩擦材と、これらを挟圧付勢する付勢手段２６とからなる摩擦ダンパ２０が設けられる。従って、地震や風等によって建物架構１６に水平荷重が入力され、これによって発生する鉄骨柱１２および鉄骨梁１４のたわみ変形を伴って上記柱側ブラケット４６および上記梁側ブラケット４８に上記水平荷重が伝わると、上記摩擦ダンパ２０が作動して滑り板２４，２４と摩擦板２２とが相対移動してそれらの間に介在させた摩擦材と摺動し、これにより摩擦抵抗力が発生してこれが減衰力となって建物架構１６を効果的に制振する。
【００８７】
このように上記柱側ブラケット４６および梁側ブラケット４８を設けて、これら両者間に摩擦ダンパ２０を設けるという簡単な構成により建物架構１６の制振を行うことができるが、これら柱側ブラケット４６および梁側ブラケット４８は、上述したように柱梁仕口部４５近傍で柱１２，梁１４を各一辺とする三角形の仮想対辺Ｌに沿って配置して、鉄骨柱１２および鉄骨梁１４で画成される空間Ｓの隅部に位置させることにより、この空間Ｓの中央部には大きな開口部を設けることができる。従って、上記柱側ブラケット４６および梁側ブラケット４８を設けた場合にも、これらが建物架構１６の内部に設けられるオフィス空間や店舗空間等のレイアウトに影響を与えることが無くなる。このため、上記柱側ブラケット４６および梁側ブラケット４８を各階においてバランス良く配置できるようになり、延いてはバランスのとれたダンパの配置が可能となり、建物架構１６の制振効果を著しく向上することができる。
【００８８】
特に、本第３実施形態では上記柱側ブラケット４６および上記梁側ブラケット４８を、上記腰壁４３および上記垂れ壁４４の形成スペース内に収納してある。従って、上記柱側ブラケット４６および上記梁側ブラケット４８を、腰壁４３または垂れ壁４４を利用して隠すことができる。このため、柱側ブラケット４６および梁側ブラケット４８および摩擦ダンパ２０からなる制振機構部分を、上記腰壁４３および上記垂れ壁４４が設けられる建物架構１６の外壁周りに均等に配置でき、バランスの良いダンパ配置により構造上優れたものになることは勿論のこと、上記腰壁４３，垂れ壁４４内に隠れることにより外観上においても優れたものとなる。
【００８９】
図１５，図１６は本発明の第４実施形態を示し、図１５は本発明の制振構造を構成する建物架構の要部を示す正面図、図１６は図１５に示す制振構造の要部拡大正面図である。
【００９０】
即ち、本第４実施形態の高力ボルト接合部を摩擦ダンパとする建物の制振構造は、図１５に示すように柱部材としての鉄骨柱１２と梁部材としての鉄骨梁１４との接続部分に適用され、これら鉄骨柱１２および鉄骨梁１４はＨ型鋼によって形成されてラーメン架構を構成する。鉄骨柱１２の梁接続部分には、鉄骨梁１４と同じＨ型鋼を短尺に切断した梁接続部１５を溶接して一体化し、この梁接続部１５に上記鉄骨梁１４の接続端部が結合される。本実施形態では上記梁接続部１５は鉄骨柱１２のフランジ１２ａ面に溶接されるとともに、該梁接続部１５の上下フランジ１５ａ，１５ｂ位置に対応して、鉄骨柱１２の両側フランジ１２ａ，１２ｂ間に跨って補強ブラケット１７が溶接されている。
【００９１】
上記鉄骨梁１４の接続端は上記梁接続部１４の先端に突き合わされ、これら鉄骨梁１４と梁接続部１５の互いに対応される上方フランジ１４ａと１５ａおよび下方フランジ１４ｂと１５ｂ、そして、ウェブ１４ｃと１５ｃの両側面間に跨って摩擦板２２を配置する。そして、両側面に配置した摩擦板２２と滑り板となす上記鉄骨梁１４の上下フランジ１４ａ，１４ｂおよびウェブ１４ｃとの間には摩擦材３７を介在し、摩擦板２２間を貫通して複数のボルト３２で取り付け、摩擦板２２間には、上記梁接続部１５の上下フランジ１５ａ，１５ｂとウェブ１５ｃを介して複数の高力ボルト３２が貫通して取り付けられている。それぞれの高力ボルト３２には図６に示すようにナット３６を螺合して締め付けることにより、上記鉄骨梁１４と上記梁接続部１５つまり鉄骨柱１２とが結合される。
【００９２】
ここで、上記摩擦板２２を介して鉄骨梁１４と梁接続部１５とが接続される部分を摩擦ダンパ２０として構成し、この摩擦ダンパ２０によって建物架構に入力される水平方向の振動を減衰する機能が付加される。上記摩擦板２２は図１６に示すように、梁接続部１５側に高力ボルト３２，ナット３６を介して確実に締め付け固定（この部分は溶接でも良い）された上で、該摩擦板２２と鉄骨梁１４との間に摩擦材３７，３７を介在させて摺動自在とし、これら三者間に高力ボルト３２の軸力をもって摩擦力を発生させるようになっている。
【００９３】
即ち、上記摩擦ダンパ２０は、鉄骨梁１４の上下フランジ１４ａ，１４ｂ端部およびウェブ１４ｃ端部を滑り板とし、この滑り板となった上下フランジ１４ａ，１４ｂおよびウェブ１４ｃには、高力ボルト３２の貫通部分に水平方向に長孔となるルーズホール２４ｂが形成され、これによって鉄骨梁１４と梁接続部１５との水平方向の相対移動が許容される。また、上記高力ボルト３２には摩擦板２２と摩擦材３７，３７と上下フランジ１４ａ，１４ｂおよびウェブ１４ｃとの間に圧接力を付加するための付勢手段としての皿ばね組２８ａが設けられる。尚、この皿ばね組２８ａとは、複数枚の皿ばね単体２８を同一方向に積層して構成したもので、ここでは該皿ばね組２８ａを単なる皿ばね２８と同意として用いるものとする。
【００９４】
上記高力ボルト３２の取付け部分を拡大して図６（ａ）に示すが、同図に示すように上記皿ばね組２８ａはボルト頭部３２ａ側に設けられ、笠状に形成された該皿ばね組２８ａの下側が摩擦板２２側に向けられ、頂部側が高力ボルト３２の頭部３２ａ側に向けられて配置される。そして、該皿ばね組２８ａはボルト頭部３２ａ側に配置されたワッシャ３４及びカラー３５ａと、摩擦板２２側に配置されたカラー３９との間に挟まれるようにして高力ボルト３２が挿通され、かつ、該皿ばね組２８ａの内周にはボルトえ３２との同心性を保つためにガイド環３８が嵌挿される。また、ナット３６側にもワッシャ３４が配置され、この状態で高力ボルト３２，ナット３６を締め付けることにより、この締め付け力によって皿ばね組２８ａに最適な予圧力（設定圧接力）を付加できるようになっている。そして、この締め付けにより発生する皿ばね組２８ａの弾発力が、高力ボルト３２の軸力として摩擦板２２とウェブ１４ｃとの間に作用して、これら両者間に介在される摩擦材３７を挟圧しつつ所定の摩擦力を発生させるようになっている。なお、図６（ｂ）に示すように、ガイド環３８はワッシャ３４と一体形成するようにしても良い。
【００９５】
ここで、上記皿ばね組２８ａに付加される設定圧接力は、該皿ばね組２８ａのたわみ変形に対して弾発力の変動が小さくなる非線形ばね領域内で作動するように設定される。非線形ばね領域とは、皿ばね組が備えた特有のばね特性で荷重−変位関係が非線形となる領域のことである。この非線形ばね領域では、設定圧接力（予圧力）の変動分に対する弾発力の変動分がごく小さくなり、つまり、皿ばね組２８をこの非線形ばね領域内で使用することにより、線形領域を超えて皿ばね組２８のたわみ量σが変化しても、その発生弾発力の変動がきわめて小さくなる。
【００９６】
以上の構成により本第４実施形態の建物の制振構造にあっては、鉄骨柱１２と鉄骨梁１４との接続部分にあって、該鉄骨梁１４の端部が鉄骨柱１２から突設する梁接続部１５に摩擦板２２を介して高力ボルト３２，ナット３６結合される部分を摩擦ダンパ２０として構成したので、地震や風等により建物架構に水平荷重が入力され、この力がラーメン架構を構成する鉄骨柱１２および鉄骨柱１２のたわみ変形を伴って、これら両鉄骨１２，１４の接続部分に設けられた上記摩擦ダンパ２０に入力されると、滑り板となる鉄骨梁１４と摩擦板２２と摩擦材３７，３７とが相対移動してこれらの間に摩擦抵抗力が発生し、これが減衰力となって建物架構を効果的に制振する。
【００９７】
ところで、本第４実施形態では上記摩擦ダンパ２０は、鉄骨梁１４と摩擦板２２と摩擦材３７，３７との間に発生する摩擦力は、高力ボルト３２と同軸に配置された皿ばね組２８ａの弾発力によるものであり、該摩擦力は鉄骨梁１４の上下フランジ１４ａ，１４ｂおよびウェブ１４ｃに摩擦板２２を圧接させる圧接力と、これら両者間の摩擦係数との積によって摩擦力が与えられ、このときの圧接力は、上記皿ばね組２８ａのばね定数とばね変形量との積として得られる。
【００９８】
そして、上記皿ばね組２８ａは、設定圧接力が加えられて弾発力の変動が小さい非線形ばね領域内でたわみ変形されるように設定されるので、上記上下フランジ１４ａ，１４ｂおよびウェブ１４ｃと摩擦板２２と摩擦材３７，３７との摺動面が摩耗して、皿ばね組２８ａのたわみ変形量が変化した場合にも、該皿ばね組２８ａの弾発力の変動はきわめて小さくなり、延いては、上下フランジ１４ａ，１４ｂおよびウェブ１４ｃと摩擦板２２と摩擦材３７，３７との間の圧接力が低下されるのを防止することができる。従って、上記摩擦ダンパ２０で発生される摩擦抵抗力を略一定に維持することができるため、振動減衰能力が変動することを防止し、皿ばね組２８ａを用いるという簡単な構成にもかかわらず、難しいとされたエネルギー吸収能力の安定性向上が大幅に改善され、延いては、建物の耐振性能を大幅に向上することができる。
【００９９】
図１７，図１８は本発明の第５実施形態を示す。この第５実施形態は梁と壁との接合部に摩擦ダンパを組み込んだもので、前記実施形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。尚、図１７は制振構造が適用される壁を概略的に示す正面図、図１８は図１７中Ｂ部の拡大図である。
【０１００】
即ち、この第５実施形態は建物架構の梁部材としての鉄骨梁１４とプレキャストコンクリート板でなる間仕切壁５２との接続部分に摩擦ダンパ２０を構成したものである。上記間仕切壁５２はある程度の入力荷重に対して十分に耐え得るように大きな強度を持って構成され、ラーメン架構を構成する上記鉄骨梁１４と鉄骨柱１２とで囲まれた空間部分に、これを閉塞するように取り付けられる。なお、接続対象となる壁は上記間仕切壁５２に限らず耐震壁であっても良いことは勿論のことである。
【０１０１】
鉄骨梁１４と間仕切壁５２との接続は、図１８に示すように間仕切壁５２の上端部を一部切欠いて、この切欠部分５２ａに露出する間仕切壁５２の枠板５８と、鉄骨梁１４の下方フランジ１４ｂ下面にボルトまたは溶接等により結合される垂設ブラケット６０とが、高力ボルト３２および図外のナット３６を介して結合されるようになっている。また、上記垂設ブラケット６０は、枠板５８の両側面を挟むように一対設けられる。
【０１０２】
そして、この第５実施形態にあっても上記枠板５８を滑り板とし、上記垂設ブラケット６０を摩擦板として用い、枠板５８と垂設ブラケット６０との間に摩擦材３７、３７を介在し、かつ、上記高力ボルト３２に皿ばね組２８ａを取付けることにより上記摩擦ダンパ２０が構成される。ここで、滑り板と摩擦板との関係は上下逆であっても良い。勿論、上記枠板５８の高力ボルト３２挿通部分に水平方向のルーズホール５８ａを形成して、枠板５８と垂設ブラケット６０とは摩擦材３７，３７を介して水平方向の相対移動が可能となっている。
【０１０３】
ところで、上記摩擦ダンパ２０の高力ボルト３２および皿ばね組２８ａの取付け構造は、上記第４実施形態で図６に示したと同様の構成とすることができる。この場合、フランジ１４ａは枠板５８に対応し、摩擦板２２は垂設ブラケット６０に対応する。そして、上記皿ばね組２８ａは上記第１実施形態と同様に、該皿ばね組２８ａのたわみ変形に対して弾発力の変動が小さくなる非線形ばね領域内で作動するように設定される。
【０１０４】
従って、本第５実施形態にあっても鉄骨梁１４と間仕切壁５２との間に構成される摩擦ダンパ２０の皿ばね組２８ａは、上記第４実施形態と同様に弾発力の変動が小さい非線形ばね領域内でたわみ変形されるように設定されるので、枠板５８と垂設ブラケット６０と摩擦材３７，３７との摺動面が摩耗して、皿ばね組２８ａのたわみ変形量が変化した場合にも、該皿ばね組２８ａの弾発力の変動がきわめて小さくなる。このため、上記摩擦ダンパ２０で発生される摩擦抵抗力を略一定に維持して、振動減衰能力が変動することを防止し、建物の耐振性能を大幅に向上することができる。
【０１０５】
また、上記摩擦ダンパ２０は、複数枚の皿ばね２８単体を積層した皿ばね組２８ａを１本のボルト３２に対して１組設け、これをボルト頭部側に配置した場合を開示したが、これに限ることなく第４実施形態に例をとって示す図８（ａ）のように、１組となった皿ばね組２８ａを抱き合わせ状態で一対設けることにより、それぞれの皿ばね組２８ａを合わせた全体の許容たわみ量を大きく変化させることができる。このため、１組の皿ばね組２８ａではチューニングできなかった弾発力を、摩擦ダンパによって目的の摩擦力を得るように緻密に調整することができる。
【０１０６】
また、上記間仕切壁５２は耐震壁とすることもでき、耐震壁であっても同様の作用効果が得られる。図１９，図２０は摩擦ダンパを梁と耐震壁との接合部に組み込むようにした第６実施形態を示し、図１９はその全体的な概略構成を示す正面図、図２０はその要部である摩擦ダンパ部分を示す断面図である。
【０１０７】
ここで、この図示例の耐震壁は鋼板耐震壁７０でなり、薄鋼板７２とその外周縁に一体的に設けられた矩形のフレーム７４とこのフレーム７４の内側に格子状に配設されたスチフナ７６とからなる。フレーム７４の上辺と下辺とにはそれぞれＬ型鋼の取付け部材８０，８２が溶接固定されていて、これら取付け部材８０，８２が建物架構を構成する上下の鉄骨梁１４，１４からそれぞれ垂直に突設されて溶接固定されたブラケット８４，８６に高力ボルト３２で接合されるようになっており、当該図示例では下辺側の取付け部材８２と下側の鉄骨梁１４に溶接固定されたブラケット８６との接合部に摩擦ダンパ２０が組み込まれている。
【０１０８】
取付け部材８２とブラケット８６は重合されて互いに対面し、ブラケット８６が摩擦板２２とされる一方、取付け部材８２が滑り板２４とされている。ここで、摩擦板と滑り板との関係は上下逆であっても良い。
【０１０９】
摩擦板２２をなすブラケット８６には高力ボルト３２が貫通する小孔が形成されており、滑り板２４をなす取付け部材８２には、摩擦板２２としてのブラケット８６に設けられた小孔と重なり、かつ水平方向に延びるルーズホール２４ａが形成されている。また、滑り板２４と摩擦板２２との間には、前記ルーズホール２４ａと平行して、そのルーズホール２４ａの両側に摩擦材３７が介在され、さらに、高力ボルト３２のボルト頭部３２ａと摩擦板２２との間にはワッシャ３４を介して皿ばね組２８ａが介装されいて、高力ボルト３２にナット３６を螺合させて締め付け、皿ばね組２８ａを所定の非線形ばね領域まで圧縮させて滑り板２４と摩擦板２２とを摩擦材３７を介して圧接接合させて摩擦ダンパ２０を構成している。
【０１１０】
図２１，図２２は本発明に係る建物の制振構造の第７実施形態を示し、この第７実施形態は摩擦ダンパを、建物１００とこの建物１００に取り付けられる非常用等の外階段１０８との接合部に適用した例であり、図２１にその概念図を示す。図２２はこの第７実施形態に適した摩擦ダンパの構造を示す要部拡大図である。
【０１１１】
図示するように、建物１００と当該建物１００の側方に隣接して設けられた外階段１０８とは、建物構造体をなすＨ型鋼からなる梁部材１１０と外階段１０８の踊り場を形成するやはりＨ型鋼でなる梁部材１１１とが、相互に摩擦ダンパ２０を介して接合されるようになっている。
【０１１２】
即ち、両梁部材１１０，１１１は互いに側方に突出して対向し、建物側の梁部材１１０の上方に階段側の梁部材１１１が位置されている（なお、上下の位置関係は逆であっても良い）。建物側の梁部材１１０の突出部には上部フランジに垂直に溶接固定あるいはボルト・ナット固定されて滑り板２４が設けられる一方、階段側の梁部材１１１の突出部には下部フランジに垂直に溶接固定（ボルト・ナットでもよい）されて摩擦板２２が設けられ、これら摩擦板２２と滑り板２４とは互いに対向して接するように重合配置される。ここで、滑り板２４と摩擦板２２との位置関係は上下逆であっても良い。
【０１１３】
そして、摩擦板２２には高力ボルトが貫通する小孔が形成され、滑り板２４には、摩擦板２２に設けられた小孔と重なり、かつ建物１００と階段１０８とが近接離間する方向に延びる長孔状のルーズホール２４ａが形成されている。また、滑り板２４と摩擦板２２との間には、前記ルーズホール２４ａと平行して、そのルーズホール２４ａの両側に摩擦材３７が介在され、さらに、高力ボルト３２頭部と摩擦板２２との間には皿ばね組２８ａが介在されて、前記高力ボルト３２の締め付けにより滑り板２４と摩擦板２２とを圧接接合して摩擦ダンパ２０として機能するように構成されている。
【０１１４】
以上の構成でなる第７実施形態の建物の制振構造では、建物１００と外階段１０８とを摩擦ダンパ２０を介して結合したので、地震等により、建物と外階段とが異なる震動モードで揺れてそれらの接合部の滑り板２４と摩擦板２２との間に作用する相対変位力が滑り耐力以上になると、それらにずれが生じて当該接合部が摩擦ダンパ２０となって摩擦による減衰力を発生させて震動エネルギーを吸収し、建物と外階段との震動が抑制され、もって制振性能が大幅に向上される。また、建物１００と外階段１０８との間に介在した摩擦ダンパによって、建物１００と外階段１０８との相対変位が吸収されつつ許容されるから、建物側の過大な振動エネルギーが全て階段に入力されることがなく、この外階段が破壊されるのを防止することができる。従って、大地震の発生後においても、外階段１０８を避難通路として確保することができるようになり、安全性の大幅な向上が図れるという優れた効果を奏する。
【０１１５】
図２３，図２４は本発明の第８実施形態を示す。この第８実施形態は、独立した２つの建物１００ａ，１００ｂ同士を相互に接合して、その接合部に摩擦ダンパ２０を組み込むようにした例であり、図２３にその概念図を示す。また、図２４はこの第８実施形態に適した摩擦ダンパの構造を示す要部拡大図である。
【０１１６】
即ち、隣接して建てられている２つの建物１００ａ，１００ｂからそれぞれ相手側の建物に向けて側方に突出する突出部材１１２，１１３を設ける。この突出部材１１２，１１３にはＨ型鋼等の型鋼材を用い、各建物１００ａ，１００ｂの柱や梁等の建物構造体に一体的に剛接合させて、相互に対向するように配置する。本図示例ではＨ型鋼が使用されており、第１の建物１００ａ側の突出部材１１３の上方に、第２の建物１００ｂ側の突出部材１１２が位置されて、それらの上・下フランジ部が対面されている。ここで、突出部材１１２と１１３との位置関係は上下逆であっても良い。
【０１１７】
そして、第１の建物１００ａ側の突出部材１１３の上部フランジと、第２の建物１００ｂ側の突出部材の下部フランジとの間に、前述した第６実施形態と同構成でなる摩擦ダンパ２０が介在されて両建物１００ａ，１００ｂが接続されている。ここで、摩擦ダンパ２０の構成については、その基本構造は第６実施形態と全く同じであるので、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。なお、この第７実施形態では高力ボルト３２等は２組設けられている。
【０１１８】
以上の構成でなる第８実施形態の建物の制振構造にあっては、２つの建物１００ａ，１００ｂ間を摩擦ダンパ２０を介して結合したので、地震等により、２つの建物１００ａ，１００ｂがその構造の違いからそれぞれ異なる震動モードで揺れ、それらの接合部に摩擦ダンパ２０の静摩擦力以上の相対変位力が加わると、摩擦板２２と滑り板２４とにずれが生じて摺動する。そして、この摺動時の摩擦力により震動エネルギーが吸収されて、両建物１００ａ，１００ｂの震動が抑制されるようになり、制振性能が大幅に向上される。
【０１１９】
なお、図示例では高層建物１００ａと中層建物１００ｂとを接続する例を示しているが、これに限られるものではなく、固有周期が異なる建物同士で有れば良く、高層建物同士の接続、または高層建物と低層建物との接続等でもかまわず、少なくとも固有周期が異なる建物同士であれば良い。また、接続箇所も高層部から低層部のいずれの部位で接続しても良く、複数層の部位で接続しても良い。
【０１２０】
図２５，図２６は本発明の第９実施形態を示す。この第９実施形態は本発明の摩擦ダンパ２０を建物架構１６を構成する上下２つの鉄骨梁１４，１４間に設けられた耐震間柱１２０の接合部に適用した例であり、図２５はその全体的な概略構成を示す正面図で、図２６は第９実施形態に適した摩擦ダンパの構造を示す要部拡大図である。
【０１２１】
即ち、建物架構１６を構成する上下２本の鉄骨梁１４，１４間に取付られた耐震間柱１２０がその途中で分断され、上側の鉄骨梁１４に取り付けられた上部間柱１２０ａの下端部には下方に垂直に突出する摩擦板２２が設けられ、下側の鉄骨梁１４に取り付けられた下部間柱１２０ｂの上端部には上方に垂直に突出する滑り板２４が設けられている。ここで、滑り板と摩擦板との位置関係は逆であっても良い。
【０１２２】
これら摩擦板２２と滑り板２４とはその平面が互いに対向して接するように設けられている。上部間柱１２０ａの摩擦板２２には高力ボルト３２が貫通する小孔が形成され、下部間柱１２０ｂの滑り板２４には、摩擦板２２に設けられた小孔と重なるように水平方向に延びるルーズホール２４ａが形成されている。また、上部間柱１２０ａの摩擦板２２と下部間柱１２０ｂの滑り板２４との間には、前記ルーズホール２４ａと平行して、そのルーズホール２４ａの両側に摩擦材３７が介在され、さらに、高力ボルト３２のボルト頭部３２ａと上部間柱１２０ａの摩擦板２２との間には皿ばね組２８ａが介在されて、前記高力ボルト３２で上部間柱１２０ａの摩擦板２２と下部間柱１２０ｂの滑り板２４とを接合している。
【０１２３】
以上の構成でなるこの第９実施形態では、建物架構１６を構成する上下の２つの鉄骨梁１４，１４間に設けられ、途中で分断された間柱１２０間に摩擦ダンパ２０を介して連結しているので、地震等により建物に水平方向の揺れが生じ、間柱１２０に水平力が働いても、上下の間柱１２０ａ，１２０ｂが相互に移動し、摩擦板２２と滑り板２４と摩擦材３７とが摺動移動することによって、摩擦ダンパ２０の摩擦力が震動エネルギーを吸収し、建物の震動を抑え、耐振性能を大幅に向上することができる。即ち、建物の劣化、損傷、破壊を防止することができる。
【０１２４】
なお、この第９実施形態では、建物架構１６を構成する上下２本の鉄骨梁１４，１４間に取付られる耐震間柱１２０を途中で分断して、その上部間柱１２０ａと下部間柱１２０ｂとの間に摩擦ダンパ２０を介設する例を示しているが、これら上部間柱１２０ａと下部間柱１２０ｂとに代えて、図示しないが、上側の鉄骨梁に取付けられる垂れ壁と下側の鉄骨梁に取り付けられる腰壁との分断された両部材間に上記と同様の構成でなる摩擦ダンパを介設して接合するようにしても良く、このように垂れ壁と腰壁との間に介在させてこれらを繋ぐようにして摩擦ダンパを設けても、上記耐震間柱１２０の場合と同様の作用効果が得られる。
【０１２５】
図２７，図２８は本発明の第１０実施形態を示す。この第１０実施形態は摩擦ダンパを建物架構を構成する梁とその梁に取り付けられるカーテンウォールとの間の接合部に適用した例であり、図２７にその概念図を示す。図２８は第１０実施形態に適した摩擦ダンパの構造を示すの要部拡大図である。
【０１２６】
カーテンウォール１３０はプレキャストコンクリート製で成り、建物架構１６を構成するＨ型鋼材からなる上下２本の鉄骨梁１４，１４に４本のアンカーボルト１３６で取り付けられている。即ち、カーテンウォール１３０はその上側接合部は、上側鉄骨梁１４の下側フランジ部に垂直な面をなすようにボルト・ナットで固定された（溶接でもよい）プレート１３２に、アンカーボルト１３６として植設された高力ボルト３２がナット３６で締め付け固定されている。一方、カーテンウォール１３０の下側接合部は、下側鉄骨梁１４の上側フランジ部に垂直な面をなすようにボルト・ナット固定された（溶接でもよい）摩擦板２２に、カーテンウォール１３０の下部のアンカーボルト１３６がナット３６で締め付け固定されるようになっている。
【０１２７】
下部のアンカーボルト１３６の取付け部には、カーテンウォール１３０と一体化された滑り板２４が摩擦板２２と対向するように設けられており、この滑り板２４と摩擦板２２との間に摩擦材３７が介在されている。ここで、滑り板２４と摩擦板２２との位置関係は逆であっても良い。
【０１２８】
滑り板２４には、カーテンウオール１３０の下部に植設されたアンカーボルト１３６としての高力ボルト３２が貫通する小孔が形成されていて、摩擦板２２には滑り板２４に設けられた小孔と重なって水平方向に延びるルーズホール２２ａが形成されている。また、アンカーボルト１３６としての高力ボルト３２に螺合されるナット３６と摩擦板２２との間にはワッシャ３４及び皿ばね組２８ａが介在されていて、当該下側接合部が摩擦ダンパ２０として構成されている。
【０１２９】
なお、本実施形態では、摩擦ダンパ２０を下側接合部に設けた例を示したが、本発明はこれに限らず上側接合部に摩擦ダンパ２０を設け下側接合部を剛結合しても同様の効果が得られる。
【０１３０】
以上の構成により、建物架構１６を構成する上下２本の鉄骨梁１４，１４に取り付けられているカーテンウォール１３０の下側接合部と鉄骨梁１４との間に摩擦ダンパ２０を介在させたので、地震等により建物に水平方向の揺れが生じ、建物架構に水平力が働くと、カーテンウォール１３０は上の鉄骨梁１４と共に水平に移動し、下側接合部における摩擦ダンパ２０の滑り板２４と下側鉄骨梁１４に固定された摩擦板２２とに相対変位が生じて、滑り板２４と摩擦板２２とが摩擦材３７を介して摺動移動する。これにより、摩擦ダンパ２０の摩擦力に振動エネルギーが吸収されて、建物の振動が抑えられるようになって、制振性能が大幅に向上される。即ち、建物の劣化、損傷、破壊を防止することができる。
【０１３１】
上記第６実施形態から第１０実施形態では、いずれも、摩擦ダンパ２０の付勢手段として皿ばね組２８ａを用い、その皿ばね組２８ａには設定圧接力が加えられてたわみ変形に対して弾発力の変動が小さい非線形ばね領域内でたわみ変形されるように設定されるので、それぞれの接合している摺動面が摩耗して、皿ばね２８のたわみ変形量が変化した場合にも、該皿ばね組２８ａの弾発力の変動はきわめて小さくなり、延いては、それぞれの接合部における部材間の圧接力が低下されるのを防止することができる。従って、上記摩擦ダンパ２０で発生される摩擦抵抗力を略一定に維持することができるため、振動減衰能力が変動することを防止し、皿ばねを用いるという簡単な構成にもかかわらず、難しいとされたエネルギー吸収能力の安定性向上が大幅に改善され、延いては、建物の耐振性能を大幅に向上することができる。
【０１３２】
また、それぞれの接合部間に摩擦材３７を介在することにより、構造材でなるそれぞれの接合部の摩擦係数に限定されること無く、摩擦材３７の摩擦係数をある程度自由に選択できるため、摩擦ダンパの摩擦力をより最適となる状態に設定し、延いては、摩擦ダンパによる振動減衰力をより高めることができる。
【０１３３】
ところで、建物の高力ボルト接合部に皿ばね式の摩擦ダンパ２０を組み込んでなる上記各実施形態の建物の制振構造は、地震に対してのみならず風による建物の揺れに対しても有効に作用することはいうまでもない。また、皿ばね組２８ａを構成する皿ばね２８単体の組み合わせ配置構成は、本発明の皿ばねに求められる設定が可能である限り、種々に変更して組み合わせて構成、例えば、複数枚を直列にまたは並列に積層したり、その積層方向を正，逆に向けたりすることができる。また、第６実施形態〜第１０実施形態ではいずれも一面摩擦の場合を例示しているが、二面摩擦としても良く、この場合にも同様にして実施可能である。
【０１３４】
【発明の効果】
本発明に係る建物の制振構造では、摩擦ダンパの付勢手段を、設定圧接力が加えられて撓み変動量に対する弾発力の変動が小さい非線形ばね領域内でたわみ変形される皿ばねで構成したので、種々の原因によって皿ばねの変形量が変化した場合にあっても、上記非線形ばね領域内であれば摩擦減衰力生成部に圧接力を生じさせる皿ばねの弾発力の変動をきわめて小さくでき、安定した震動減衰効果を奏する摩擦ダンパが形成できる。また、このような摩擦ダンパを有する制振構造で構成された建物架構は、地震や風などにより発生するエネルギーを吸収することによって、効果的に制振することができる。
【０１３５】
さらに、上記摩擦ダンパの該摩擦板と該滑り板との接触面に摩擦材を介在させた構成としたので、摩擦材が摩擦板や滑り板のような構造部材に限定されることなく、必要な摩擦力に応じて摩擦材の材質を選定することが可能となる。
【０１３６】
また、摩擦ダンパは皿ばねを付勢手段として高力ボルト接合部に設け、接合する部材間に摩擦材を介在させる構成したので、簡単な構造の摩擦ダンパを形成することができ、接合部への取り付けも極めて容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示すもので、摩擦ダンパを取り付けたブレース取付け部の正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態で適用するブレースの一例を示す概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態のブレース取付け部を示すもので、（ａ）は上端部側の正面図，（ｂ）はその側面図、（ｃ）は下端部側の正面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に用いられる摩擦ダンパの荷重変形性状の履歴特性図である。
【図６】本発明の第１実施形態に適用される付勢手段を示すもので、（ａ）はその一実施形態を示す断面図であり、（ｂ）はその変形例である。
【図７】本発明の第１実施形態に示す摩擦ダンパに適用される皿ばねのばね特性の一実測例を示すグラフである。
【図８】同図（ａ）は本発明に適用される付勢手段の他の実施例を示す側断面図、同図（ｂ）は本発明に適用される付勢手段の更に他の実施例を示す側断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態を示すもので、摩擦ダンパを取り付けたブレース取付け部の正面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態を示すもので、摩擦ダンパを取り付けたブレース取付け部の側面図である。
【図１１】本発明が適用される建物架構のブレース配設例を各種示す概略図である。
【図１２】本発明の第３実施形態を示す建物架構の概略構成図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の要部を示す正面図である。
【図１４】従来のブレース構造に用いられる摩擦ダンパの荷重変形性状の履歴特性図である。
【図１５】本発明の第４実施形態を示す制振構造を構成する建物架構の要部を示す正面図である。
【図１６】本発明の第４実施形態を示す制振構造の要部拡大正面図である。
【図１７】本発明の第５実施形態を示す制振構造が適用される間仕切り壁の概略正面図である。
【図１８】図１７中におけるＢ部の拡大図である。
【図１９】本発明の第６実施形態を示すもので、制振構造が適用される耐震壁の概略正面図である。
【図２０】本発明の第６実施形態の要部である摩擦ダンパ部分を示す断面図である。
【図２１】本発明の第７実施形態を示す建物と外階段との間に摩擦ダンパを取り付けた概略正面図である。
【図２２】本発明の第７実施形態の要部拡大正面図である。
【図２３】本発明の第８実施形態を示す二つの建物間に摩擦ダンパを取り付けた概略正面図である。
【図２４】本発明の第８実施形態の要部拡大正面図である。
【図２５】本発明の第９実施形態を示すもので、摩擦ダンパを取り付けた間柱の概略正面図である。
【図２６】本発明の第９実施形態の要部拡大正面図である。
【図２７】本発明の第１０実施形態を示すもので、建物架構とカーテンウォールとの間に摩擦ダンパを取り付けた概略正面図である。
【図２８】本発明の第１０実施形態の要部拡大正面図である。
【図２９】従来の摩擦ダンパを示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  ブレース                      １０ａ，１０ｂ  取付け部
１２  鉄骨柱（柱部材）              １２ａ，１２ｂ  フランジ
１４  鉄骨梁（梁部材）              １４ａ，１４ｂ  フランジ（滑り板）
１５  梁接続部                      １５ａ，１５ｂ  フランジ
１６  建物架構                      １８  ブラケット
２０  摩擦ダンパ                    ２２  摩擦板
２２ａ  ルーズホール                ２４  滑り板
２４ａ  ルーズホール                ２６  付勢手段
２８  皿ばね                        ２８ａ  皿ばね組
３２  高力ボルト                    ３２ａ  ボルト頭部
３４  ワッシャ                      ３６  ナット
３７  摩擦材                        ４５  柱梁仕口部
４６  柱側ブラケット                ４８  梁側ブラケット
５２  間仕切壁                      ５８  枠板（滑り板）
５８ａ  ルーズホール                ６０  垂設ブラケット（摩擦板）
７０  鋼板耐震壁                    ８２  取付け部材（滑り板）
８６  ブラケット（摩擦板）
１００，１００ａ，１００ｂ  建物（構造物）
１０８  外階段（構造物）
１１０，１１１  梁部材              １１２，１１３  突出部材
１２０  耐震間柱                    １２０ａ  上部間柱
１２０ｂ下部間柱                    １３０  カーテンウォール
１３２  プレート                    １３６  アンカーボルト（高力ボルト）
Ｌ      仮想対辺
【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】
0004019511.tif 000006
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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