摩擦ダンパー及び摩擦ダンパーユニット
【課題】滑り材を均等に圧着できる摩擦ダンパー及び摩擦ダンパーユニットを得る。
【解決手段】摩擦ダンパー１０は、板材２０〜３８と、板材２０〜３８に固定された滑り材６８と、滑り材６８に当接する相手板４４〜６０と、板材２０〜３８の最外部に一対設けられた締付板６５、６６と、を有している。ここで、滑り材６８が、貫通孔７２の穴芯を中心とした所定の範囲を被っており、この貫通孔７２を貫通するＰＣ鋼棒７４と締付板６５、６６の組合せによって、摩擦面が均等かつ有効に押圧される範囲を特定できるので、摩擦力および滑り材６８の耐久性を管理することができる。また、滑り材と相手板材が複数あり、摩擦面が多段となっているので、滑り材６８の面積を小さくして摩擦ダンパー１０の形状を小さくしても、全体の摩擦面積を減少させなくて済む。このため、摩擦ダンパー１０の形状をコンパクト化することができる。
【解決手段】摩擦ダンパー１０は、板材２０〜３８と、板材２０〜３８に固定された滑り材６８と、滑り材６８に当接する相手板４４〜６０と、板材２０〜３８の最外部に一対設けられた締付板６５、６６と、を有している。ここで、滑り材６８が、貫通孔７２の穴芯を中心とした所定の範囲を被っており、この貫通孔７２を貫通するＰＣ鋼棒７４と締付板６５、６６の組合せによって、摩擦面が均等かつ有効に押圧される範囲を特定できるので、摩擦力および滑り材６８の耐久性を管理することができる。また、滑り材と相手板材が複数あり、摩擦面が多段となっているので、滑り材６８の面積を小さくして摩擦ダンパー１０の形状を小さくしても、全体の摩擦面積を減少させなくて済む。このため、摩擦ダンパー１０の形状をコンパクト化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物の揺れを低減する摩擦ダンパー及び摩擦ダンパーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
地震等による建築構造物の揺れを低減するため、建築構造物の梁又はブレース又は腰壁垂壁間に摩擦ダンパーが設けられている。摩擦ダンパーは、相対変位する２部材の一方の部材に滑り板を設け、当該滑り板と他方の部材の接触面で発生する摩擦力によって揺れを減衰させる機構となっている。
【０００３】
ここで、摩擦ダンパーの第１例として、振動により相対変位する２部材にそれぞれ第１圧接板、第２圧接板を設け、第１圧接板と第２圧接板の間に摩擦板及び滑動板を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１の摩擦ダンパーは、振動により相対変位する２部材の一方に第１圧接板が設けられ、他方に、第１圧接板を挟む一対の第２圧接板が設けられている。第２圧接板の表面側には、摩擦板が設けられ、摩擦板と第１圧接板の間には、滑動板が設けられている。
【０００５】
第１圧接板には長孔が形成されており、第２圧接板を貫通するボルトが、この長孔を貫通して、軸力を付与している。ここで、第２圧接板と摩擦板の間の摩擦係数を第１圧接板と滑動板の間の摩擦係数よりも大きくすることで、摩擦板の接着固定を不要としている。
【０００６】
しかし、特許文献１の摩擦ダンパーは、形成される摩擦面が２箇所しかないため、摩擦面の面積を増加しようとすると、摩擦ダンパーを大型化しなくてはならなかった。
【０００７】
摩擦ダンパーの第２例として、相対変位する一方の部材と他方の部材との接触面の圧力を、締付け力を変更することで調節可能としたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
特許文献２の摩擦ダンパーは、複数積層された一方の摩擦板の間隔に、他方の摩擦板が挿入され面接触している。そして、これらの摩擦板を角型筒体で囲み、角型筒体と摩擦板との間に挿入した楔型の部材で摩擦板同士を圧着している。
【０００９】
しかし、特許文献２の摩擦ダンパーは、端部で締付けられる楔型部材で摩擦板を圧着するため、摩擦板全面を均等に圧着させることができなかった。
【特許文献１】特開２００３−３０７２５３
【特許文献２】特開２００５−３４４７６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、滑り材を均等に圧着できる摩擦ダンパー及び摩擦ダンパーユニットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係る摩擦ダンパーは、間隔をおいて積層され一の建築構造体に取付けられる複数の板材と、前記板材の長手方向に所定間隔で形成され、締付部材が挿通される板穴部と、前記板穴部の穴芯を中心とした所定の範囲を被うように前記板材に固定された滑り材と、前記間隔へ挿入されて前記滑り材に当接され、前記一の建築構造体と相対移動する他の建築構造体に取付けられる複数の相手板材と、前記相手板材に形成され、前記板穴部へ挿通された前記締付部材と相対移動可能な長穴と、積層された前記板材の最外部から突出した前記締付部材の両端部に設けられ、前記締付部材の締付力で前記板材と前記相手板材を圧着させる一対の締付板と、を有することを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、締付部材と長穴が相対移動可能となっており、地震等の震動により板材と相手板材が相対移動すると、圧着された板材と相手板材の間、すなわち滑り材と相手板材の間の摩擦面で摩擦力が発生し、この摩擦力によって地震等の震動エネルギーが吸収される。これにより、建築構造体の制震が行われる。
【００１３】
ここで、滑り材が、板穴部の穴芯を中心とした所定の範囲を被っており、この板穴部を貫通する締付部材と締付板の組合せによって摩擦面が均等かつ有効に押圧されるので、滑り材を均等に圧着でき、摩擦力および滑り材の耐久性を精度良く管理することができる。
【００１４】
また、滑り材と相手板材が複数あり、摩擦面が多段となっているので、滑り材の面積を小さくして摩擦ダンパーの形状を小さくしても、全体の摩擦面積を減少させなくて済む。このため、摩擦ダンパーの形状をコンパクト化することができ、建築構造体への設置の自由度が増す。
【００１５】
本発明の請求項２に係る摩擦ダンパーは、前記締付部材が、前記締付板をナットと共に締付けるＰＣ鋼棒であり、前記ＰＣ鋼棒の軸方向の前記滑り材が被う所定の範囲と前記締付板の投影位置が一致することを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、ＰＣ鋼棒の軸方向における締付板の投影位置と滑り材が被う所定の範囲の位置が一致しているので、ＰＣ鋼棒で締付けられたときに、摩擦面における摩擦力の分布が片寄ることがなくなり、摩擦力を均等にすることができる。
【００１７】
また、ＰＣ鋼棒は、締込許容荷重が高張力ボルトに比べて大きく、棒径を小さくできるので、摩擦面における付加的応力の発生を抑止でき、摩擦力が安定する。
【００１８】
本発明の請求項３に係る摩擦ダンパーは、前記滑り材は所定の間隔をおいて、前記板材に固定されていることを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、所定の間隔をおいて滑り材が板材に固定されているので、摩擦面積を大きくしても板材の各箇所における締付部材による押圧力を均等化しやすく、摩擦力を一様にすることができる。
【００２０】
本発明の請求項４に係る摩擦ダンパーは、前記滑り材が被う所定の範囲は、前記板穴部の穴芯を中心とした、一辺の長さが１００ｍｍ以上１４５ｍｍ以下の四角形又は一辺の長さが１００ｍｍ以上１４５ｍｍ以下の四角形に内接する円形から、前記長穴に相当する部分を除いた範囲であり、前記締付板は、厚さ２２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の角型または丸型の板であることを特徴としている。
【００２１】
上記構成によれば、一般に、滑り材が押圧されたとき、圧力の広がり方には粗密が生じるが、滑り材の大きさと締付板の厚さの組合せを上記範囲に特定することで、押圧力を滑り材のほぼ全面にわたって均等かつ有効に伝達させることができる。
【００２２】
本発明の請求項５に係る摩擦ダンパーユニットは、請求項３又は請求項４に記載の摩擦ダンパーが、同一面上に並列配置されたことを特徴としている。
【００２３】
上記構成によれば、摩擦ダンパーを並列に配置することで、想定される地震動に応じて震動の減衰力を調整できるので、震動の減衰力の管理が容易となる。また、摩擦ダンパーを縦方向にも横方向にも展開することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、上記構成としたので、摩擦ダンパーの摩擦力を管理可能となり、且つ摩擦ダンパーのコンパクト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の摩擦ダンパー及び摩擦ダンパーユニットの第１実施形態を図面に基づき説明する。
【００２６】
図１ａに示すように、地盤１０８上に、高層の建物１００が構築されている。
【００２７】
建物１００は、地盤１０８の鉛直方向にコンクリート等で構成される図示しない杭が形成され、この杭上に、複数の柱からなる柱部１０２と、複数の梁１０４が組み上げられ固定されることで構築される。
【００２８】
また、建物１０の一部の階層には、揺れ等に対する補強部としてトラス構造部１０６が設けられている。
【００２９】
図１ｂに示すように、トラス構造部１０６は、略水平方向に延設された上弦材１１０と、上弦材１１０の下方で上弦材１１０と平行に配設された下弦材１１２と、上弦材１１０の両端部から下弦材１１２の略中央部へ向けて配設された斜材１１４と、上弦材１１０の略中央部に一端が固定され、他端が下弦材１１２の略中央部に固定された柱材１１６と、で構成されている。
【００３０】
上弦材１１０、下弦材１１２、斜材１１４、及び柱材１１６は、それぞれ図示しないボルト及びナットにより締結されている。
【００３１】
上弦材１１０の一端は、柱部１０２の側面から外方向へ突設された接続板１１８に、図示しないボルト及びナットにより締結されている。また、下弦材１１２の一端は、接続板１１８の下方側で柱部１０２の側面から外方向へ突設された接続板１２０に、図示しないボルト及びナットにより締結されている。
【００３２】
ここで、下弦材１１２の一部には、摩擦力を発生させて建物１００（図１ａ参照）の制震を行う摩擦ダンパー１０が設けられている。
【００３３】
図２ａ及び図２ｂに示すように、摩擦ダンパー１０は、主に、複数の板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に固定された滑り材６８と、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の間隔に挿入された複数の相手板４４、４８、５２、５６、６０と、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の最外部に設けられた一対の締付板６５、６６と、で構成されている。
【００３４】
板材２０、２４、２８、３０、３４、３８は、鋼材で構成されている。板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の一方端（左端）の間隔には、鋼材からなる挿入板２２、２６、３２、３６が挿入されている。
【００３５】
また、板材２８、３０の間隔には、鋼材からなり、挿入板２２、２６、３２、３６よりも長い連結板１２の一方端（右端）が挿入されている。
【００３６】
ここで、板材２０、挿入板２２、板材２４、挿入板２６、板材２８、連結板１２、板材３０、挿入板３２、板材３４、挿入板３６、及び板材３８には、板材２０の上面から板材３８の下面へ貫通する貫通孔４１、４３が形成されている。この貫通孔４１、４３に、ボルト４０が挿通され、ナット４２で締結されることで、連結板１２に板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の一方端が固定されている。これにより、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８が一体となって移動可能となっている。
【００３７】
連結板１２の他方端（左端）は、前述の接続板１２０（図１参照）の先端部と共に、鋼板からなる一対の押え板１１９、１２１で挟持されている。
【００３８】
押え板１１９、接続板１２０、連結板１２、及び押え板１２１には、押え板１１９の上面から押え板１２１の下面へ貫通する貫通孔１５、１６が形成されている。この貫通孔１５、１６に、ボルト１４が挿通され、ナット１８で締結されることで、接続板１２０に連結板１２の他方端が固定されている。
【００３９】
図２ｂ及び図４に示すように、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の表面には、テフロン（登録商標）等のフッ素系樹脂又はフェノール樹脂からなる複数の板状の滑り材６８が、所定の間隔で接着剤により貼り付けられている。
【００４０】
積層された板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の最外部には、鋼板からなる一対の締付板６５、６６が、複数箇所に設けられているか、またはビスによる締結によって固定されている。
【００４１】
ここで、図３ａ及び図３ｂに示すように、締付板６５、６６、滑り材６８、及び板材２０、２４、２８、３０、３４、３８には、締付板６５の上面から、締付板６６の下面まで貫通した貫通孔７２が形成されている。
【００４２】
貫通孔７２は、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の長手方向に所定間隔で複数形成されている。また、貫通孔７２の内径は、ＰＣ鋼棒７４が挿通可能な大きさとなっている。
【００４３】
なお、前述の滑り材６８は、図心が貫通孔７２の穴芯に一致するように予め板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に固定されている。
【００４４】
一方、図２ｂ及び図４に示すように、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の他方端（右端）における間隔には、鋼板からなる複数の相手板４４、４８、５２、５６、６０が、矢印−Ｘ方向に挿入され、滑り材６８に当接されている。なお、相手板５２は、相手板４４、４８、５６、６０よりも長くなっている。
【００４５】
図３ａ及び図３ｃに示すように、相手板４４、４８、５２、５６、６０には、所定の間隔で複数箇所に長穴７０が形成されている。なお、摩擦ダンパー１０（図１参照）の初期位置（揺れが生じていない状態の位置）では、前述の貫通孔７２の中心位置と、長穴７０の中心位置とが一致している。
【００４６】
なお、図３ａでは、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０が離れているが、これは多層の構成を明確にするために離間配置したものであり、実際には、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０が圧着されている。
【００４７】
ここで、図２ｂに示すように、貫通孔７２及び長穴７０にＰＣ鋼棒７４が挿通され、ナット７６で締結されることで、締付板６５、６６が、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と相手板４４、４８、５２、５６、６０を圧着させている。また、長穴７０の内部で、ＰＣ鋼棒７４と長穴７０が相対移動可能となっている。
【００４８】
なお、ＰＣ鋼棒７４及びナット７６で締結された状態において、ＰＣ鋼棒７４の軸方向の滑り材６８と締付板６５、６６の投影位置が一致している。
【００４９】
一方、相手板４４、４８、５２、５６、６０の一方端（右端）の間隔には、鋼材からなる挿入板４６、５０、５４、５８が挿入されている。
【００５０】
ここで、相手板４４、挿入板４６、相手板４８、挿入板５０、相手板５２、挿入板５４、相手板５６、挿入板５８、及び相手板６０には、相手板４４の上面から相手板６０の下面へ貫通する貫通孔６１、６３が形成されている。この貫通孔６１、６３に、ボルト６２が挿通され、ナット６４で締結されることで、相手板４４、４８、５２、５６、６０が一体となって移動可能となっている。
【００５１】
前述の下弦材１１２（図１参照）の一部を構成するとともに下弦材１１２の中央部近傍に設けられた接続板１２２の先端部と、相手板５２の一方端（右端）は、鋼板からなる一対の押え板１２３、１２５で挟持されている。
【００５２】
押え板１２３、相手板５２、接続板１２２、及び押え板１２５には、押え板１２３の上面から押え板１２５の下面へ貫通する貫通孔７９、８１が形成されている。この貫通孔７９、８１に、ボルト７８が挿通され、ナット８０で締結されることで、接続板１２２に相手板５２の一方端が固定されている。
【００５３】
以上の構成により、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８及び滑り材６８が一体となって移動し、相手板４４、４８、５２、５６、６０が滑り材６８の上面又は下面を摺擦移動して、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と相手板４４、４８、５２、５６、６０が相対移動可能となっている。
【００５４】
なお、図３ａに示したように、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８、滑り材６８、及び相手板４４、４８、５２、５６、６０を含む締付板６５から締付板６６までの多段構造の一組を、摩擦ダンパー１０（図１参照）の構成単位として、パーツ１１と呼ぶことにする。本実施形態では、摩擦ダンパー１０が、５個のパーツ１１で構成されている。
【００５５】
次に、締付板６５、６６の締め付けによる滑り材６８の面圧分布について説明する。
【００５６】
摩擦ダンパー１０において、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との摩擦面の面圧分布に著しい偏載などがある場合、摩擦ダンパー１０の各種依存性や耐久性能に影響を及ぼす可能性がある。また、面圧が分布していない領域を締付板６５、６６で拘束することは不経済となる。
【００５７】
このため、滑り材６８の面圧分布が可能なかぎり均一となるよう、締付板６５、６６の板厚、滑り材６８の大きさ、ＰＣ鋼棒７４の径についての適正値を、一軸圧縮試験により確認する。
【００５８】
図５ｂに示すように、一軸圧縮試験機１５０を用いて一軸圧縮試験を行う。
【００５９】
一軸圧縮試験機１５０は、ロードセル１５２と試験機底面１５６の間に、平座金１５４を介して、一軸圧縮試験の対象物である試験体９０を挟持して、鉛直方向に圧縮するようになっている。
【００６０】
試験体９０は、長穴１５８が形成された相手板９９の上面に圧力測定フィルム９８が載置され、相手板９９及び圧力測定フィルム９８が、上下一対の滑り板９６で挟持されている。滑り板９６は、上下一対の板材９４で挟持されており、さらに、板材９４が、上下一対の締付板９２で挟持されている。
【００６１】
なお、締付板９２、板材９４、滑り材９６、及び相手板９９は、いずれも、前述の締付板６５、６６、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８、滑り材６８、及び相手板４４、４８、５２、５６、６０と同様の材質で構成されている。
【００６２】
締付板９２は、板厚が２２ｍｍ又は３０ｍｍ、形状が角型、丸型の計４種類を用意した。また、締付板９２は、平座金１５４からの面圧分布を６０°分布と考え、この面圧分布以上の平面寸法とするため、角型のものは１辺を、丸型のものは直径を、それぞれ１８０ｍｍとしている。なお、締付板９２には、上面から下面まで貫通した内径２２ｍｍの貫通孔９３が形成されている。
【００６３】
圧力測定フィルム９８は、富士フィルム株式会社製富士プレスケールの中圧用（測定可能領域１０〜５０ＭＰａ）を用いる。
【００６４】
図５ａ及び図５ｂに示すように、滑り材９６は、２つに分割され、長穴１５８の両側近傍に配置されている。
【００６５】
ここで、一軸圧縮試験機１５０において２００ｋＮを載荷し、各平座金１５４に１００ｋＮの荷重が載荷されるように調整した。荷重はロードセル１５２で管理した。
【００６６】
一軸圧縮試験機１５０を用いて試験体９０の面圧分布を評価した結果を表１に示す。目視確認による圧力測定フィルム９８の発色濃度の濃い領域がすなわち摩擦面が有効に押圧される領域である。これを、Ｘ、Ｙ方向の幅で表した。
【００６７】
【表１】
表１によると、各試験条件において、Ｘ、Ｙ方向の幅が１０２ｍｍ〜１４３ｍｍの範囲において、面圧分布が均等となっていることが分かる。
【００６８】
よって、滑り材６８は、上の値を工学的に丸めた一辺の長さが１００ｍｍ以上１４５ｍｍ以下の四角形に内接する大きさであることが好ましい。
【００６９】
また、締付板９２の板厚を２２ｍｍ、３０ｍｍと変えても面圧分布に顕著な差異は見られないため、締付板９２の板厚は、２２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で設定することができる。
【００７０】
なお、上記結果は、締付板９２に直径２２ｍｍの貫通孔９３を形成しているため、貫通孔９３に挿通されるＰＣ鋼棒の直径は、１７ないし１９ｍｍとなる。
【００７１】
次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。
【００７２】
図６ａ〜図６ｃは、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と、相手板４４、４８、５２、５６、６０の相対移動の状態を示している。なお、説明の都合上、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８側を基準（固定）として、相手板４４、４８、５２、５６、６０の移動量を示している。
【００７３】
図６ａに示すように、建物１００（図１参照）に地震等の揺れが生じていない場合は、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８及び相手板４４、４８、５２、５６、６０は静止している。
【００７４】
続いて、図６ｂに示すように、地震等の揺れが生じて、相手板４４、４８、５２、５６、６０が板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に対して−Ｘ方向へ距離ｄ１で相対移動すると、滑り材６８は、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と一体となっているため、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との界面（摩擦面）で摩擦力が発生する。
【００７５】
この摩擦力をＦ１とすると、揺れの振動エネルギーは、Ｆ１×ｄ１に相当するエネルギー分だけ減衰することになる。
【００７６】
続いて、図６ｃに示すように、地震等の揺れが生じて、相手板４４、４８、５２、５６、６０が板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に対して＋Ｘ方向へｄ１の位置から距離ｄ２で相対移動すると、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との界面（摩擦面）で摩擦力が発生する。
【００７７】
この摩擦力は大きさが概略Ｆ１に等しく向きが逆な力となる。これをＦ２とすると、揺れの振動エネルギーは、Ｆ２×ｄ２に相当するエネルギー分だけ減衰することになる。
【００７８】
このように、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との摩擦面で発生する摩擦力Ｆ１又はＦ２により、揺れの振動エネルギーが徐々に減衰し、建物１００の制震が行われる。
【００７９】
ここで、滑り材６８の図心を貫通するＰＣ鋼棒７４と締付板６５、６６の組合せによって、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との摩擦面が均等かつ有効に押圧されるので、摩擦ダンパー１０の摩擦力および滑り材６８の耐久性を精度良く管理することができる。
【００８０】
また、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０が複数あり、摩擦面が多段となっているので、滑り材６８の面積を小さくして摩擦ダンパー１０の形状を小さくしても、全体の摩擦面積を減少させなくて済む。このため、摩擦ダンパー１０の形状をコンパクト化することができ、建物１００への設置の自由度が増す。
【００８１】
さらに、ＰＣ鋼棒７４の軸方向における締付板６５、６６の投影位置と滑り材６８の位置が一致しているので、ＰＣ鋼棒７４で締付けられたときに、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との摩擦面における摩擦力の分布が片寄ることがなくなり、摩擦力を均等にすることができる。
【００８２】
また、滑り材６８が、所定の間隔をおいて板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に固定されているので、摩擦面積を大きくしても板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の各箇所におけるＰＣ鋼棒７４による押圧力を均等化しやすく、摩擦力を一様にすることができる。
【００８３】
さらに、一般に、滑り材６８が押圧されたとき、圧力の広がり方には粗密が生じるが、滑り材６８を一辺の長さが１００ｍｍ以上１４５ｍｍ以下の四角形に内接する大きさとして、締付板６５、６６を厚さ２２ｍｍ以上３２ｍｍ以下の角型または円型の板としたので、押圧力を滑り材６８のほぼ全面にわたって均等かつ有効に伝達させることができる。
【００８４】
次に、本発明の摩擦ダンパー及び摩擦ダンパーユニットの第２実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一のものには、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００８５】
図７は、摩擦ダンパー１０（図２参照）を鉛直方向に５セット並べた摩擦ダンパーユニット１３０の正面図を示している。摩擦ダンパーユニット１３０は、前述の建物１００の下弦材１１２（図１参照）の一部に設けられている。
【００８６】
図７に示すように、摩擦ダンパーユニット１３０の左側端部は、建物１００の柱部１０２（図１参照）の側面から外方向へ突設された接続板１２６に、ボルト１４及び図示しないナットによって連結されている。
【００８７】
また、摩擦ダンパーユニット１３０の右側端部は、下弦材１１２の一部を構成するとともに下弦材１１２の中央部近傍に設けられた接続板１２８に、ボルト７８及び図示しないナットによって連結されている。
【００８８】
摩擦ダンパーユニット１３０は、摩擦ダンパー１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅで構成されている。即ち、摩擦ダンパーユニット１３０には、摩擦力により振動エネルギーを減衰させるパーツ１１が、合計２５組設けられている。
【００８９】
次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。
【００９０】
図８ａ〜図８ｃは、摩擦ダンパーユニット１３０における板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と、相手板４４、４８、５２、５６、６０の相対移動の状態を示している。
【００９１】
なお、説明の都合上、摩擦ダンパー１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅのうち、摩擦ダンパー１０Ａについて説明する。また、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８側を基準（固定）として、相手板４４、４８、５２、５６、６０の移動量を示す。
【００９２】
図８ａに示すように、建物１００（図１参照）に地震等の揺れが生じていない場合は、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８及び相手板４４、４８、５２、５６、６０は静止している。
【００９３】
続いて、図８ｂに示すように、地震等の揺れが生じて、相手板４４、４８、５２、５６、６０が板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に対して−Ｘ方向へ距離ｄ３で相対移動すると、滑り材６８は、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と一体となっているため、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との界面（摩擦面）で摩擦力が発生する。
【００９４】
この摩擦力をＦ３とすると、揺れの振動エネルギーは、Ｆ３×ｄ３に相当するエネルギー分だけ減衰することになる。
【００９５】
続いて、図８ｃに示すように、地震等の揺れが生じて、相手板４４、４８、５２、５６、６０が板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に対して＋Ｘ方向へｄ３の位置から距離ｄ４で相対移動すると、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との界面（摩擦面）で摩擦力が発生する。
【００９６】
この摩擦力は大きさが概略Ｆ３に等しく向きが逆な力となる。これをＦ４とすると、揺れの振動エネルギーは、Ｆ４×ｄ４に相当するエネルギー分だけ減衰することになる。
【００９７】
このように、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との摩擦面で発生する摩擦力Ｆ３又はＦ４により、揺れの振動エネルギーが徐々に減衰し、建物１００の制震が行われる。
【００９８】
ここで、滑り材６８、締付板６５、６６、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８、及び相手板４４、４８、５２、５６、６０の取付け数、即ち、パーツ１１の取付け数によって震動の減衰力を調整できるので、震動の減衰力の管理が容易となる。また、摩擦ダンパー１０Ａ〜１０Ｅを並列に配置することで、縦方向にも横方向にも展開することができる。
【００９９】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されない。
【０１００】
摩擦ダンパー１０、摩擦ダンパーユニット１３０は、板材と滑り材の間の各摩擦面を地面と略垂直になるように配置するだけでなく、略平行になるように配置してもよい。
【０１０１】
また、摩擦ダンパー１０、摩擦ダンパーユニット１３０は、建物１００の梁部１０４に設けてもよい。
【０１０２】
さらに、摩擦ダンパーユニット１３０は、摩擦ダンパー１０を５セットとするだけでなく、２セット以上で複数並列したものであってもよい。
【０１０３】
各板材及び各相手板は、６枚、５枚だけでなく、１枚や複数枚であってもよく、適宜枚数選択できる。また、板材及び相手板の厚さは、同一であってもよく、片方が厚くてもよい。
【０１０４】
滑り材６８は、各板材の移動方向に沿って５箇所設けるだけでなく、１箇所で面積の広いものを取り付けてもよく、また、２箇所以上の複数個所で取り付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】（ａ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーが設けられた建物の全体図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーが設けられた建物の部分拡大図である。
【図２】（ａ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーの正面図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーの断面図である。
【図３】（ａ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーのパーツの分解図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る滑り材の平面図である。（ｃ）本発明の第１実施形態に係る相手板の平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーの部分分解図である。
【図５】（ａ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーの圧力分布試験における試験体の平面図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーの圧力分布試験における試験体の側面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーの移動状態を示す模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る摩擦ダンパーユニットの正面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る摩擦ダンパーユニットの移動状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ 摩擦ダンパー（摩擦ダンパー）
２０ 板材（板材）
２４ 板材（板材）
２８ 板材（板材）
３０ 板材（板材）
３４ 板材（板材）
３８ 板材（板材）
４４ 相手板（相手板材）
４８ 相手板（相手板材）
５２ 相手板（相手板材）
５６ 相手板（相手板材）
６０ 相手板（相手板材）
６５ 締付板（締付部材）
６６ 締付板（締付部材）
６８ 滑り材（滑り材）
７０ 長穴（長穴）
７２ 貫通孔（板穴部）
７４ ＰＣ鋼棒（ＰＣ鋼棒）
１００ 建物
１２０ 接続板（一の建築構造体）
１２２ 接続板（他の建築構造体）
１２６ 接続板（一の建築構造体）
１２８ 接続板（他の建築構造体）
１３０ 摩擦ダンパーユニット（摩擦ダンパーユニット）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物の揺れを低減する摩擦ダンパー及び摩擦ダンパーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
地震等による建築構造物の揺れを低減するため、建築構造物の梁又はブレース又は腰壁垂壁間に摩擦ダンパーが設けられている。摩擦ダンパーは、相対変位する２部材の一方の部材に滑り板を設け、当該滑り板と他方の部材の接触面で発生する摩擦力によって揺れを減衰させる機構となっている。
【０００３】
ここで、摩擦ダンパーの第１例として、振動により相対変位する２部材にそれぞれ第１圧接板、第２圧接板を設け、第１圧接板と第２圧接板の間に摩擦板及び滑動板を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１の摩擦ダンパーは、振動により相対変位する２部材の一方に第１圧接板が設けられ、他方に、第１圧接板を挟む一対の第２圧接板が設けられている。第２圧接板の表面側には、摩擦板が設けられ、摩擦板と第１圧接板の間には、滑動板が設けられている。
【０００５】
第１圧接板には長孔が形成されており、第２圧接板を貫通するボルトが、この長孔を貫通して、軸力を付与している。ここで、第２圧接板と摩擦板の間の摩擦係数を第１圧接板と滑動板の間の摩擦係数よりも大きくすることで、摩擦板の接着固定を不要としている。
【０００６】
しかし、特許文献１の摩擦ダンパーは、形成される摩擦面が２箇所しかないため、摩擦面の面積を増加しようとすると、摩擦ダンパーを大型化しなくてはならなかった。
【０００７】
摩擦ダンパーの第２例として、相対変位する一方の部材と他方の部材との接触面の圧力を、締付け力を変更することで調節可能としたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
特許文献２の摩擦ダンパーは、複数積層された一方の摩擦板の間隔に、他方の摩擦板が挿入され面接触している。そして、これらの摩擦板を角型筒体で囲み、角型筒体と摩擦板との間に挿入した楔型の部材で摩擦板同士を圧着している。
【０００９】
しかし、特許文献２の摩擦ダンパーは、端部で締付けられる楔型部材で摩擦板を圧着するため、摩擦板全面を均等に圧着させることができなかった。
【特許文献１】特開２００３−３０７２５３
【特許文献２】特開２００５−３４４７６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、滑り材を均等に圧着できる摩擦ダンパー及び摩擦ダンパーユニットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係る摩擦ダンパーは、間隔をおいて積層され一の建築構造体に取付けられる複数の板材と、前記板材の長手方向に所定間隔で形成され、締付部材が挿通される板穴部と、前記板穴部の穴芯を中心とした所定の範囲を被うように前記板材に固定された滑り材と、前記間隔へ挿入されて前記滑り材に当接され、前記一の建築構造体と相対移動する他の建築構造体に取付けられる複数の相手板材と、前記相手板材に形成され、前記板穴部へ挿通された前記締付部材と相対移動可能な長穴と、積層された前記板材の最外部から突出した前記締付部材の両端部に設けられ、前記締付部材の締付力で前記板材と前記相手板材を圧着させる一対の締付板と、を有することを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、締付部材と長穴が相対移動可能となっており、地震等の震動により板材と相手板材が相対移動すると、圧着された板材と相手板材の間、すなわち滑り材と相手板材の間の摩擦面で摩擦力が発生し、この摩擦力によって地震等の震動エネルギーが吸収される。これにより、建築構造体の制震が行われる。
【００１３】
ここで、滑り材が、板穴部の穴芯を中心とした所定の範囲を被っており、この板穴部を貫通する締付部材と締付板の組合せによって摩擦面が均等かつ有効に押圧されるので、滑り材を均等に圧着でき、摩擦力および滑り材の耐久性を精度良く管理することができる。
【００１４】
また、滑り材と相手板材が複数あり、摩擦面が多段となっているので、滑り材の面積を小さくして摩擦ダンパーの形状を小さくしても、全体の摩擦面積を減少させなくて済む。このため、摩擦ダンパーの形状をコンパクト化することができ、建築構造体への設置の自由度が増す。
【００１５】
本発明の請求項２に係る摩擦ダンパーは、前記締付部材が、前記締付板をナットと共に締付けるＰＣ鋼棒であり、前記ＰＣ鋼棒の軸方向の前記滑り材が被う所定の範囲と前記締付板の投影位置が一致することを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、ＰＣ鋼棒の軸方向における締付板の投影位置と滑り材が被う所定の範囲の位置が一致しているので、ＰＣ鋼棒で締付けられたときに、摩擦面における摩擦力の分布が片寄ることがなくなり、摩擦力を均等にすることができる。
【００１７】
また、ＰＣ鋼棒は、締込許容荷重が高張力ボルトに比べて大きく、棒径を小さくできるので、摩擦面における付加的応力の発生を抑止でき、摩擦力が安定する。
【００１８】
本発明の請求項３に係る摩擦ダンパーは、前記滑り材は所定の間隔をおいて、前記板材に固定されていることを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、所定の間隔をおいて滑り材が板材に固定されているので、摩擦面積を大きくしても板材の各箇所における締付部材による押圧力を均等化しやすく、摩擦力を一様にすることができる。
【００２０】
本発明の請求項４に係る摩擦ダンパーは、前記滑り材が被う所定の範囲は、前記板穴部の穴芯を中心とした、一辺の長さが１００ｍｍ以上１４５ｍｍ以下の四角形又は一辺の長さが１００ｍｍ以上１４５ｍｍ以下の四角形に内接する円形から、前記長穴に相当する部分を除いた範囲であり、前記締付板は、厚さ２２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の角型または丸型の板であることを特徴としている。
【００２１】
上記構成によれば、一般に、滑り材が押圧されたとき、圧力の広がり方には粗密が生じるが、滑り材の大きさと締付板の厚さの組合せを上記範囲に特定することで、押圧力を滑り材のほぼ全面にわたって均等かつ有効に伝達させることができる。
【００２２】
本発明の請求項５に係る摩擦ダンパーユニットは、請求項３又は請求項４に記載の摩擦ダンパーが、同一面上に並列配置されたことを特徴としている。
【００２３】
上記構成によれば、摩擦ダンパーを並列に配置することで、想定される地震動に応じて震動の減衰力を調整できるので、震動の減衰力の管理が容易となる。また、摩擦ダンパーを縦方向にも横方向にも展開することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、上記構成としたので、摩擦ダンパーの摩擦力を管理可能となり、且つ摩擦ダンパーのコンパクト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の摩擦ダンパー及び摩擦ダンパーユニットの第１実施形態を図面に基づき説明する。
【００２６】
図１ａに示すように、地盤１０８上に、高層の建物１００が構築されている。
【００２７】
建物１００は、地盤１０８の鉛直方向にコンクリート等で構成される図示しない杭が形成され、この杭上に、複数の柱からなる柱部１０２と、複数の梁１０４が組み上げられ固定されることで構築される。
【００２８】
また、建物１０の一部の階層には、揺れ等に対する補強部としてトラス構造部１０６が設けられている。
【００２９】
図１ｂに示すように、トラス構造部１０６は、略水平方向に延設された上弦材１１０と、上弦材１１０の下方で上弦材１１０と平行に配設された下弦材１１２と、上弦材１１０の両端部から下弦材１１２の略中央部へ向けて配設された斜材１１４と、上弦材１１０の略中央部に一端が固定され、他端が下弦材１１２の略中央部に固定された柱材１１６と、で構成されている。
【００３０】
上弦材１１０、下弦材１１２、斜材１１４、及び柱材１１６は、それぞれ図示しないボルト及びナットにより締結されている。
【００３１】
上弦材１１０の一端は、柱部１０２の側面から外方向へ突設された接続板１１８に、図示しないボルト及びナットにより締結されている。また、下弦材１１２の一端は、接続板１１８の下方側で柱部１０２の側面から外方向へ突設された接続板１２０に、図示しないボルト及びナットにより締結されている。
【００３２】
ここで、下弦材１１２の一部には、摩擦力を発生させて建物１００（図１ａ参照）の制震を行う摩擦ダンパー１０が設けられている。
【００３３】
図２ａ及び図２ｂに示すように、摩擦ダンパー１０は、主に、複数の板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に固定された滑り材６８と、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の間隔に挿入された複数の相手板４４、４８、５２、５６、６０と、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の最外部に設けられた一対の締付板６５、６６と、で構成されている。
【００３４】
板材２０、２４、２８、３０、３４、３８は、鋼材で構成されている。板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の一方端（左端）の間隔には、鋼材からなる挿入板２２、２６、３２、３６が挿入されている。
【００３５】
また、板材２８、３０の間隔には、鋼材からなり、挿入板２２、２６、３２、３６よりも長い連結板１２の一方端（右端）が挿入されている。
【００３６】
ここで、板材２０、挿入板２２、板材２４、挿入板２６、板材２８、連結板１２、板材３０、挿入板３２、板材３４、挿入板３６、及び板材３８には、板材２０の上面から板材３８の下面へ貫通する貫通孔４１、４３が形成されている。この貫通孔４１、４３に、ボルト４０が挿通され、ナット４２で締結されることで、連結板１２に板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の一方端が固定されている。これにより、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８が一体となって移動可能となっている。
【００３７】
連結板１２の他方端（左端）は、前述の接続板１２０（図１参照）の先端部と共に、鋼板からなる一対の押え板１１９、１２１で挟持されている。
【００３８】
押え板１１９、接続板１２０、連結板１２、及び押え板１２１には、押え板１１９の上面から押え板１２１の下面へ貫通する貫通孔１５、１６が形成されている。この貫通孔１５、１６に、ボルト１４が挿通され、ナット１８で締結されることで、接続板１２０に連結板１２の他方端が固定されている。
【００３９】
図２ｂ及び図４に示すように、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の表面には、テフロン（登録商標）等のフッ素系樹脂又はフェノール樹脂からなる複数の板状の滑り材６８が、所定の間隔で接着剤により貼り付けられている。
【００４０】
積層された板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の最外部には、鋼板からなる一対の締付板６５、６６が、複数箇所に設けられているか、またはビスによる締結によって固定されている。
【００４１】
ここで、図３ａ及び図３ｂに示すように、締付板６５、６６、滑り材６８、及び板材２０、２４、２８、３０、３４、３８には、締付板６５の上面から、締付板６６の下面まで貫通した貫通孔７２が形成されている。
【００４２】
貫通孔７２は、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の長手方向に所定間隔で複数形成されている。また、貫通孔７２の内径は、ＰＣ鋼棒７４が挿通可能な大きさとなっている。
【００４３】
なお、前述の滑り材６８は、図心が貫通孔７２の穴芯に一致するように予め板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に固定されている。
【００４４】
一方、図２ｂ及び図４に示すように、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の他方端（右端）における間隔には、鋼板からなる複数の相手板４４、４８、５２、５６、６０が、矢印−Ｘ方向に挿入され、滑り材６８に当接されている。なお、相手板５２は、相手板４４、４８、５６、６０よりも長くなっている。
【００４５】
図３ａ及び図３ｃに示すように、相手板４４、４８、５２、５６、６０には、所定の間隔で複数箇所に長穴７０が形成されている。なお、摩擦ダンパー１０（図１参照）の初期位置（揺れが生じていない状態の位置）では、前述の貫通孔７２の中心位置と、長穴７０の中心位置とが一致している。
【００４６】
なお、図３ａでは、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０が離れているが、これは多層の構成を明確にするために離間配置したものであり、実際には、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０が圧着されている。
【００４７】
ここで、図２ｂに示すように、貫通孔７２及び長穴７０にＰＣ鋼棒７４が挿通され、ナット７６で締結されることで、締付板６５、６６が、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と相手板４４、４８、５２、５６、６０を圧着させている。また、長穴７０の内部で、ＰＣ鋼棒７４と長穴７０が相対移動可能となっている。
【００４８】
なお、ＰＣ鋼棒７４及びナット７６で締結された状態において、ＰＣ鋼棒７４の軸方向の滑り材６８と締付板６５、６６の投影位置が一致している。
【００４９】
一方、相手板４４、４８、５２、５６、６０の一方端（右端）の間隔には、鋼材からなる挿入板４６、５０、５４、５８が挿入されている。
【００５０】
ここで、相手板４４、挿入板４６、相手板４８、挿入板５０、相手板５２、挿入板５４、相手板５６、挿入板５８、及び相手板６０には、相手板４４の上面から相手板６０の下面へ貫通する貫通孔６１、６３が形成されている。この貫通孔６１、６３に、ボルト６２が挿通され、ナット６４で締結されることで、相手板４４、４８、５２、５６、６０が一体となって移動可能となっている。
【００５１】
前述の下弦材１１２（図１参照）の一部を構成するとともに下弦材１１２の中央部近傍に設けられた接続板１２２の先端部と、相手板５２の一方端（右端）は、鋼板からなる一対の押え板１２３、１２５で挟持されている。
【００５２】
押え板１２３、相手板５２、接続板１２２、及び押え板１２５には、押え板１２３の上面から押え板１２５の下面へ貫通する貫通孔７９、８１が形成されている。この貫通孔７９、８１に、ボルト７８が挿通され、ナット８０で締結されることで、接続板１２２に相手板５２の一方端が固定されている。
【００５３】
以上の構成により、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８及び滑り材６８が一体となって移動し、相手板４４、４８、５２、５６、６０が滑り材６８の上面又は下面を摺擦移動して、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と相手板４４、４８、５２、５６、６０が相対移動可能となっている。
【００５４】
なお、図３ａに示したように、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８、滑り材６８、及び相手板４４、４８、５２、５６、６０を含む締付板６５から締付板６６までの多段構造の一組を、摩擦ダンパー１０（図１参照）の構成単位として、パーツ１１と呼ぶことにする。本実施形態では、摩擦ダンパー１０が、５個のパーツ１１で構成されている。
【００５５】
次に、締付板６５、６６の締め付けによる滑り材６８の面圧分布について説明する。
【００５６】
摩擦ダンパー１０において、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との摩擦面の面圧分布に著しい偏載などがある場合、摩擦ダンパー１０の各種依存性や耐久性能に影響を及ぼす可能性がある。また、面圧が分布していない領域を締付板６５、６６で拘束することは不経済となる。
【００５７】
このため、滑り材６８の面圧分布が可能なかぎり均一となるよう、締付板６５、６６の板厚、滑り材６８の大きさ、ＰＣ鋼棒７４の径についての適正値を、一軸圧縮試験により確認する。
【００５８】
図５ｂに示すように、一軸圧縮試験機１５０を用いて一軸圧縮試験を行う。
【００５９】
一軸圧縮試験機１５０は、ロードセル１５２と試験機底面１５６の間に、平座金１５４を介して、一軸圧縮試験の対象物である試験体９０を挟持して、鉛直方向に圧縮するようになっている。
【００６０】
試験体９０は、長穴１５８が形成された相手板９９の上面に圧力測定フィルム９８が載置され、相手板９９及び圧力測定フィルム９８が、上下一対の滑り板９６で挟持されている。滑り板９６は、上下一対の板材９４で挟持されており、さらに、板材９４が、上下一対の締付板９２で挟持されている。
【００６１】
なお、締付板９２、板材９４、滑り材９６、及び相手板９９は、いずれも、前述の締付板６５、６６、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８、滑り材６８、及び相手板４４、４８、５２、５６、６０と同様の材質で構成されている。
【００６２】
締付板９２は、板厚が２２ｍｍ又は３０ｍｍ、形状が角型、丸型の計４種類を用意した。また、締付板９２は、平座金１５４からの面圧分布を６０°分布と考え、この面圧分布以上の平面寸法とするため、角型のものは１辺を、丸型のものは直径を、それぞれ１８０ｍｍとしている。なお、締付板９２には、上面から下面まで貫通した内径２２ｍｍの貫通孔９３が形成されている。
【００６３】
圧力測定フィルム９８は、富士フィルム株式会社製富士プレスケールの中圧用（測定可能領域１０〜５０ＭＰａ）を用いる。
【００６４】
図５ａ及び図５ｂに示すように、滑り材９６は、２つに分割され、長穴１５８の両側近傍に配置されている。
【００６５】
ここで、一軸圧縮試験機１５０において２００ｋＮを載荷し、各平座金１５４に１００ｋＮの荷重が載荷されるように調整した。荷重はロードセル１５２で管理した。
【００６６】
一軸圧縮試験機１５０を用いて試験体９０の面圧分布を評価した結果を表１に示す。目視確認による圧力測定フィルム９８の発色濃度の濃い領域がすなわち摩擦面が有効に押圧される領域である。これを、Ｘ、Ｙ方向の幅で表した。
【００６７】
【表１】
表１によると、各試験条件において、Ｘ、Ｙ方向の幅が１０２ｍｍ〜１４３ｍｍの範囲において、面圧分布が均等となっていることが分かる。
【００６８】
よって、滑り材６８は、上の値を工学的に丸めた一辺の長さが１００ｍｍ以上１４５ｍｍ以下の四角形に内接する大きさであることが好ましい。
【００６９】
また、締付板９２の板厚を２２ｍｍ、３０ｍｍと変えても面圧分布に顕著な差異は見られないため、締付板９２の板厚は、２２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で設定することができる。
【００７０】
なお、上記結果は、締付板９２に直径２２ｍｍの貫通孔９３を形成しているため、貫通孔９３に挿通されるＰＣ鋼棒の直径は、１７ないし１９ｍｍとなる。
【００７１】
次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。
【００７２】
図６ａ〜図６ｃは、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と、相手板４４、４８、５２、５６、６０の相対移動の状態を示している。なお、説明の都合上、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８側を基準（固定）として、相手板４４、４８、５２、５６、６０の移動量を示している。
【００７３】
図６ａに示すように、建物１００（図１参照）に地震等の揺れが生じていない場合は、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８及び相手板４４、４８、５２、５６、６０は静止している。
【００７４】
続いて、図６ｂに示すように、地震等の揺れが生じて、相手板４４、４８、５２、５６、６０が板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に対して−Ｘ方向へ距離ｄ１で相対移動すると、滑り材６８は、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と一体となっているため、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との界面（摩擦面）で摩擦力が発生する。
【００７５】
この摩擦力をＦ１とすると、揺れの振動エネルギーは、Ｆ１×ｄ１に相当するエネルギー分だけ減衰することになる。
【００７６】
続いて、図６ｃに示すように、地震等の揺れが生じて、相手板４４、４８、５２、５６、６０が板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に対して＋Ｘ方向へｄ１の位置から距離ｄ２で相対移動すると、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との界面（摩擦面）で摩擦力が発生する。
【００７７】
この摩擦力は大きさが概略Ｆ１に等しく向きが逆な力となる。これをＦ２とすると、揺れの振動エネルギーは、Ｆ２×ｄ２に相当するエネルギー分だけ減衰することになる。
【００７８】
このように、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との摩擦面で発生する摩擦力Ｆ１又はＦ２により、揺れの振動エネルギーが徐々に減衰し、建物１００の制震が行われる。
【００７９】
ここで、滑り材６８の図心を貫通するＰＣ鋼棒７４と締付板６５、６６の組合せによって、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との摩擦面が均等かつ有効に押圧されるので、摩擦ダンパー１０の摩擦力および滑り材６８の耐久性を精度良く管理することができる。
【００８０】
また、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０が複数あり、摩擦面が多段となっているので、滑り材６８の面積を小さくして摩擦ダンパー１０の形状を小さくしても、全体の摩擦面積を減少させなくて済む。このため、摩擦ダンパー１０の形状をコンパクト化することができ、建物１００への設置の自由度が増す。
【００８１】
さらに、ＰＣ鋼棒７４の軸方向における締付板６５、６６の投影位置と滑り材６８の位置が一致しているので、ＰＣ鋼棒７４で締付けられたときに、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との摩擦面における摩擦力の分布が片寄ることがなくなり、摩擦力を均等にすることができる。
【００８２】
また、滑り材６８が、所定の間隔をおいて板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に固定されているので、摩擦面積を大きくしても板材２０、２４、２８、３０、３４、３８の各箇所におけるＰＣ鋼棒７４による押圧力を均等化しやすく、摩擦力を一様にすることができる。
【００８３】
さらに、一般に、滑り材６８が押圧されたとき、圧力の広がり方には粗密が生じるが、滑り材６８を一辺の長さが１００ｍｍ以上１４５ｍｍ以下の四角形に内接する大きさとして、締付板６５、６６を厚さ２２ｍｍ以上３２ｍｍ以下の角型または円型の板としたので、押圧力を滑り材６８のほぼ全面にわたって均等かつ有効に伝達させることができる。
【００８４】
次に、本発明の摩擦ダンパー及び摩擦ダンパーユニットの第２実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一のものには、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００８５】
図７は、摩擦ダンパー１０（図２参照）を鉛直方向に５セット並べた摩擦ダンパーユニット１３０の正面図を示している。摩擦ダンパーユニット１３０は、前述の建物１００の下弦材１１２（図１参照）の一部に設けられている。
【００８６】
図７に示すように、摩擦ダンパーユニット１３０の左側端部は、建物１００の柱部１０２（図１参照）の側面から外方向へ突設された接続板１２６に、ボルト１４及び図示しないナットによって連結されている。
【００８７】
また、摩擦ダンパーユニット１３０の右側端部は、下弦材１１２の一部を構成するとともに下弦材１１２の中央部近傍に設けられた接続板１２８に、ボルト７８及び図示しないナットによって連結されている。
【００８８】
摩擦ダンパーユニット１３０は、摩擦ダンパー１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅで構成されている。即ち、摩擦ダンパーユニット１３０には、摩擦力により振動エネルギーを減衰させるパーツ１１が、合計２５組設けられている。
【００８９】
次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。
【００９０】
図８ａ〜図８ｃは、摩擦ダンパーユニット１３０における板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と、相手板４４、４８、５２、５６、６０の相対移動の状態を示している。
【００９１】
なお、説明の都合上、摩擦ダンパー１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅのうち、摩擦ダンパー１０Ａについて説明する。また、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８側を基準（固定）として、相手板４４、４８、５２、５６、６０の移動量を示す。
【００９２】
図８ａに示すように、建物１００（図１参照）に地震等の揺れが生じていない場合は、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８及び相手板４４、４８、５２、５６、６０は静止している。
【００９３】
続いて、図８ｂに示すように、地震等の揺れが生じて、相手板４４、４８、５２、５６、６０が板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に対して−Ｘ方向へ距離ｄ３で相対移動すると、滑り材６８は、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８と一体となっているため、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との界面（摩擦面）で摩擦力が発生する。
【００９４】
この摩擦力をＦ３とすると、揺れの振動エネルギーは、Ｆ３×ｄ３に相当するエネルギー分だけ減衰することになる。
【００９５】
続いて、図８ｃに示すように、地震等の揺れが生じて、相手板４４、４８、５２、５６、６０が板材２０、２４、２８、３０、３４、３８に対して＋Ｘ方向へｄ３の位置から距離ｄ４で相対移動すると、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との界面（摩擦面）で摩擦力が発生する。
【００９６】
この摩擦力は大きさが概略Ｆ３に等しく向きが逆な力となる。これをＦ４とすると、揺れの振動エネルギーは、Ｆ４×ｄ４に相当するエネルギー分だけ減衰することになる。
【００９７】
このように、滑り材６８と相手板４４、４８、５２、５６、６０との摩擦面で発生する摩擦力Ｆ３又はＦ４により、揺れの振動エネルギーが徐々に減衰し、建物１００の制震が行われる。
【００９８】
ここで、滑り材６８、締付板６５、６６、板材２０、２４、２８、３０、３４、３８、及び相手板４４、４８、５２、５６、６０の取付け数、即ち、パーツ１１の取付け数によって震動の減衰力を調整できるので、震動の減衰力の管理が容易となる。また、摩擦ダンパー１０Ａ〜１０Ｅを並列に配置することで、縦方向にも横方向にも展開することができる。
【００９９】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されない。
【０１００】
摩擦ダンパー１０、摩擦ダンパーユニット１３０は、板材と滑り材の間の各摩擦面を地面と略垂直になるように配置するだけでなく、略平行になるように配置してもよい。
【０１０１】
また、摩擦ダンパー１０、摩擦ダンパーユニット１３０は、建物１００の梁部１０４に設けてもよい。
【０１０２】
さらに、摩擦ダンパーユニット１３０は、摩擦ダンパー１０を５セットとするだけでなく、２セット以上で複数並列したものであってもよい。
【０１０３】
各板材及び各相手板は、６枚、５枚だけでなく、１枚や複数枚であってもよく、適宜枚数選択できる。また、板材及び相手板の厚さは、同一であってもよく、片方が厚くてもよい。
【０１０４】
滑り材６８は、各板材の移動方向に沿って５箇所設けるだけでなく、１箇所で面積の広いものを取り付けてもよく、また、２箇所以上の複数個所で取り付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】（ａ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーが設けられた建物の全体図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーが設けられた建物の部分拡大図である。
【図２】（ａ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーの正面図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーの断面図である。
【図３】（ａ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーのパーツの分解図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る滑り材の平面図である。（ｃ）本発明の第１実施形態に係る相手板の平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーの部分分解図である。
【図５】（ａ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーの圧力分布試験における試験体の平面図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーの圧力分布試験における試験体の側面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る摩擦ダンパーの移動状態を示す模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る摩擦ダンパーユニットの正面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る摩擦ダンパーユニットの移動状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ 摩擦ダンパー（摩擦ダンパー）
２０ 板材（板材）
２４ 板材（板材）
２８ 板材（板材）
３０ 板材（板材）
３４ 板材（板材）
３８ 板材（板材）
４４ 相手板（相手板材）
４８ 相手板（相手板材）
５２ 相手板（相手板材）
５６ 相手板（相手板材）
６０ 相手板（相手板材）
６５ 締付板（締付部材）
６６ 締付板（締付部材）
６８ 滑り材（滑り材）
７０ 長穴（長穴）
７２ 貫通孔（板穴部）
７４ ＰＣ鋼棒（ＰＣ鋼棒）
１００ 建物
１２０ 接続板（一の建築構造体）
１２２ 接続板（他の建築構造体）
１２６ 接続板（一の建築構造体）
１２８ 接続板（他の建築構造体）
１３０ 摩擦ダンパーユニット（摩擦ダンパーユニット）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をおいて積層され一の建築構造体に取付けられる複数の板材と、
前記板材の長手方向に所定間隔で形成され、締付部材が挿通される板穴部と、
前記板穴部の穴芯を中心とした所定の範囲を被うように前記板材に固定された滑り材と、
前記間隔へ挿入されて前記滑り材に当接され、前記一の建築構造体と相対移動する他の建築構造体に取付けられる複数の相手板材と、
前記相手板材に形成され、前記板穴部へ挿通された前記締付部材と相対移動可能な長穴と、
積層された前記板材の最外部から突出した前記締付部材の両端部に設けられ、前記締付部材の締付力で前記板材と前記相手板材を圧着させる一対の締付板と、
を有することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項２】
前記締付部材が、前記締付板をナットと共に締付けるＰＣ鋼棒であり、
前記ＰＣ鋼棒の軸方向の前記滑り材が被う所定の範囲と前記締付板の投影位置が一致することを特徴とする請求項１に記載の摩擦ダンパー。
【請求項３】
前記滑り材は所定の間隔をおいて、前記板材に固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摩擦ダンパー。
【請求項４】
前記滑り材が被う所定の範囲は、前記板穴部の穴芯を中心とした、一辺の長さが１００ｍｍ以上１４５ｍｍ以下の四角形又は一辺の長さが１００ｍｍ以上１４５ｍｍ以下の四角形に内接する円形から、前記長穴に相当する部分を除いた範囲であり、前記締付板は、厚さ２２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の角型または丸型の板であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の摩擦ダンパー。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の摩擦ダンパーが、同一面上に並列配置されたことを特徴とする摩擦ダンパーユニット。
【請求項１】
間隔をおいて積層され一の建築構造体に取付けられる複数の板材と、
前記板材の長手方向に所定間隔で形成され、締付部材が挿通される板穴部と、
前記板穴部の穴芯を中心とした所定の範囲を被うように前記板材に固定された滑り材と、
前記間隔へ挿入されて前記滑り材に当接され、前記一の建築構造体と相対移動する他の建築構造体に取付けられる複数の相手板材と、
前記相手板材に形成され、前記板穴部へ挿通された前記締付部材と相対移動可能な長穴と、
積層された前記板材の最外部から突出した前記締付部材の両端部に設けられ、前記締付部材の締付力で前記板材と前記相手板材を圧着させる一対の締付板と、
を有することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項２】
前記締付部材が、前記締付板をナットと共に締付けるＰＣ鋼棒であり、
前記ＰＣ鋼棒の軸方向の前記滑り材が被う所定の範囲と前記締付板の投影位置が一致することを特徴とする請求項１に記載の摩擦ダンパー。
【請求項３】
前記滑り材は所定の間隔をおいて、前記板材に固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摩擦ダンパー。
【請求項４】
前記滑り材が被う所定の範囲は、前記板穴部の穴芯を中心とした、一辺の長さが１００ｍｍ以上１４５ｍｍ以下の四角形又は一辺の長さが１００ｍｍ以上１４５ｍｍ以下の四角形に内接する円形から、前記長穴に相当する部分を除いた範囲であり、前記締付板は、厚さ２２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の角型または丸型の板であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の摩擦ダンパー。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の摩擦ダンパーが、同一面上に並列配置されたことを特徴とする摩擦ダンパーユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２１１９（Ｐ２００９−２１１９Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６６７７８（Ｐ２００７−１６６７７８）
【出願日】平成１９年６月２５日（２００７．６．２５）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（０００１０３６４４）オイレス工業株式会社 (384)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２５日（２００７．６．２５）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（０００１０３６４４）オイレス工業株式会社 (384)
【Ｆターム（参考）】
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