JP2000291712A - ボルト接合部の制振構造 - Google Patents
ボルト接合部の制振構造Info
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Abstract
しても同等な制振効果を得ることができるボルト接合部
の制振構造を提供する。 【解決手段】 一方の鉄骨部材から突設した外板10,
12と、他方の鉄骨部材から突設した中板14とを互い
に重合するとともに、高力ボルト16を貫通してナット
18締めしてボルトの軸力Nを発生させる。中板のボル
ト挿通孔14aを、外板10,12および中板14が相
互にそれらの板面に沿って縦横に移動可能に形成する。
外板10,12と中板14の両面との間に、複合摩擦材
料で形成される摩擦板22を介在する。摩擦板22を、
熱硬化型樹脂を結合材として、繊維材料と、摩擦調整材
と、充填剤とからなる複合摩擦材料で形成する。さら
に、外板10,12と摩擦板22と中板とを押圧する付
勢手段として皿ばね30を設け、摩擦力の安定を図る。
Description
る各鉄骨部材を結合する際に用いられるボルト接合部に
適用して、地震や強風等により発生する建物架構の振動
を効果的に制振するようにしたボルト接合部の制振構造
に関する。
成される建物架構は一般に多層階ビルディングに適用さ
れ、この鉄骨構造の建物架構ではブレースが地震や風等
の水平力に対する抵抗要素として用いられる。これら鉄
骨柱や鉄骨梁およびブレースなどの鉄骨部材は、溶接や
ボルトを介して接合してラーメン架構が構成されるが、
特にボルト接合した場合には、大地震や強風などによっ
て過大な水平力が作用すると、剛結構造となるラーメン
架構にあっても接合した2部材の接合部分にズレを生ず
る。すると、このズレによって大きな摩擦抵抗力が発生
され、この摩擦抵抗力によって上記地震や風による振動
エネルギーが消耗されて、建物架構の制振機能が発揮さ
れる。
互いに接合しようとする一方の鉄骨部材から一体に一対
の外板1,1aが突設されているとともに、他方の鉄骨
部材から一体に中板2が突設されており、一対の外板
1,1a間に中板2を挟み込み、これら外板1,1aと
中板2とをボルト3で貫通してナット3a締めされる。
中板2のボルト挿通孔は長孔4として形成され、引っ張
り方向あるいは圧縮方向に過大な相対変位力Pが入力さ
れた場合には外板1,1aと中板2との相対移動が許容
される。
などによって上記の制振構造に加わる外力には様々な方
向成分が含まれるが、前述した制振構造にあっては、ボ
ルト挿通孔が長孔に形成されているため、任意の方向か
ら加わる外力のうち、長孔の長軸方向に加わる成分以外
の成分に対しては充分な制振効果を得ることができな
い。これを防ぐには、例えば、複数の制振構造をそれぞ
れ長孔の方向を変えた状態で併設するといった方法も考
えられるが、設置する制振構造が増えた分だけコストや
施工費用が余分にかかる上、増えた制振構造の数だけ設
置位置を確保しなければならなくなり適用範囲も狭くな
る。
ものであって、一つの面内におけるどの方向からの外力
に対しても同等な制振効果を得ることができるボルト接
合部の制振構造を提供することを目的とする。
めに本発明の請求項1に示すボルト接合部の制振構造に
あっては、互いに接合しようとする2つの鉄骨部材のう
ち、一方の鉄骨部材から第1圧接板を、かつ、他方の鉄
骨部材から第2圧接板をそれぞれ一体に突設し、これら
第1,第2圧接板を互いに重合するとともに、両圧接板
間に相対移動を可能にしてボルト軸力を付加し、両圧接
板間に入力される所定値以上の振動変位力により、これ
ら両者の相対移動が許容され、このときに発生する摩擦
抵抗力によって、上記2つの鉄骨部材間を制振するよう
にしたボルト接合部の制振構造において、上記第1圧接
板をボルト軸力の作用方向に対峙する一対の外板で形成
するとともに、上記第2圧接板を上記一対の外板間に挟
み込まれる中板で形成し、該中板のボルト挿通孔を、上
記外板および上記中板が相互にそれらの板面に沿って縦
横に移動可能に形成する。
部の制振構造にあっては、上記外板と上記中板との重合
部分に上記ボルト軸力を付加する経路に、ボルトの軸方
向変位に対して弾発力の変動が略一定となる非線形ばね
領域を備えた付勢手段を介在し、該ボルトに所定の軸力
を発生させた状態で、該付勢手段が上記非線形ばね領域
内でたわみ変形するように設定する。
部の制振構造にあっては、請求項1または2のいずれか
に記載のボルト接合部の制振構造において、上記外板と
上記中板との間に、複合摩擦材料で形成される摩擦板を
介在させ、該摩擦板を、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で形成する。
部の制振構造にあっては、請求項1から3のいずれかに
記載の制振構造において、上記外板および上記中板の少
なくとも一方を耐食性の材料からなるものとする。
部の制振構造にあっては、請求項3または4のいずれか
に記載の制振構造において、上記外板および上記中板の
少なくとも一方と、上記摩擦板との間に耐食性のある材
料からなる滑動板を介在させる。
合部の制振構造にあっては、請求項3から5のいずれか
に記載の制振構造において、上記摩擦板がその摩擦抵抗
力発生面に、摩擦熱を放散するとともに摩耗粉を取り込
む凹部を有することとする。
制振構造の作用を以下述べると、請求項1では、上記第
1圧接板をボルト軸力の作用方向に対峙する一対の外板
で形成するとともに、上記第2圧接板を上記一対の外板
間に挟み込まれる中板で形成し、該中板のボルト挿通孔
を、上記第1および第2の圧接板相互が摩擦面に沿って
自在に移動できるように形成したので、2つの鉄骨部材
間に相対変位力が入力された際に、ボルトが傾斜されて
こじれを生ずることなくスムーズに相対移動することが
でき、一つの面内におけるどの方向からの外力に対して
も同等な制振効果を得ることができる。
との重合部分に上記ボルト軸力を付加する経路に、ボル
トの軸方向変位に対して弾発力の変動が略一定となる非
線形ばね領域を備えた付勢手段を介在し、該ボルトに所
定の軸力を発生させた状態で、該付勢手段が上記非線形
ばね領域内でたわみ変形するように設定したので、上記
外板と上記中板との間の隙間の変動を上記付勢手段によ
って吸収することができ、このときの変動吸収によって
付勢手段のたわみ量が変化した場合にあっても、該付勢
手段が非線形ばね領域内に設定されているため、弾発力
つまりボルトの軸力をほぼ一定に維持することができ
る。
と上記中板とは大きな静摩擦力をもって固定状態が維持
されるが、所定値以上の振動変位力の入力によりこの固
定状態から小さな動摩擦力を伴う相対移動状態に移行す
る際に、それぞれの接触面間に大きな反発力が発生し、
これが大きな音や衝撃として現れるが、このときの反発
力を上記付勢手段によりボルト軸力を変化することなく
吸収できる。従って、皿ばねを入れることにより緩衝作
用が生じ、過大振動力が入力された場合にも、音や衝撃
の発生を抑制しつつ制振機能を十分に発揮することがで
きる。
板が相対移動する際の滑動面に摩耗が生じた場合にも、
その弾発力がほぼ一定に維持されるため、摩擦抵抗力が
低下するのを防止し、当初の制振機能が永続して発揮さ
れることになる。
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で形成されるので、該
摩擦板を、一定の摩擦係数を有する摩耗の著しく少ない
部材として形成することができる。従って、上記外板と
上記中板とが相対移動された際にも、これら外板および
中板と、摩擦板との間の摩擦係数は常時ほぼ一定に維持
され、音の発生もなく滑らかに滑るようになり、しかも
滑動部分の摩耗がほとんどないためボルトの軸力もほぼ
一定に維持される。
動部分に発生する、上記摩擦係数と上記軸力との積とし
て得られる摩擦抵抗力をほぼ一定に維持することができ
る。従って、2つの鉄骨部材間の減衰力特性が安定化さ
れ、延いては、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。
中板の少なくとも一方を耐食性の材料からなるものとし
たため、上記外板もしくは上記中板と、摩擦板とが対峙
する滑動面の腐蝕などによる経時的な劣化を防ぐことが
でき、特にメンテナンスを施すことなく長期にわたって
安定した滑り耐力、摩擦係数(μ)を維持することが可
能になる。
中板の少なくとも一方と、上記摩擦板との間に耐食性の
ある材料からなる滑動板を介在させることとしたため、
滑動板と摩擦板とが対峙する滑動面の腐蝕などによる経
時的な劣化を防ぐことができ、特にメンテナンスを施す
ことなく長期にわたって安定した滑り耐力、摩擦係数
(μ)を維持することが可能になる。
摩擦抵抗力発生面に、摩擦熱を放散するとともに摩耗粉
を取り込む凹部を有することとしたので、摩擦ダンパ作
動時に、上記凹部内の空気への摩擦熱の放散により、摩
擦板の表面温度の上昇を防止し、摩擦板表面の炭化、脱
落による摩耗粉の発生を防止できる。また、摩耗粉が発
生しても凹部に取り込まれ、摩擦板と圧接板間の摩耗粉
の滞留を防止できる。このため、圧接板が傷つき難くな
るとともに、摩耗粉の転がり滑りも生じ難くなり、摩擦
板と圧接板間の摩擦抵抗力を一定に維持することがで
き、安定した制振効果を得ることが可能となる。更に
は、摩耗粉の滞留を防止できるので、摩擦板および圧接
板との摺動面から、摩耗粉の噛込等に起因した異音が発
生することを防止でき、制振時の騒音を著く低減するこ
とができる。
面を参照しつつ詳細に説明する。図1,図2は本発明に
かかるボルト接合部の制振構造の一実施形態を示し、図
1は要部の断面図、図2は要部の平面図である。
ト接合部は、図1に示すように第1圧接板としての上下
一対の外板10,12と、該一対の外板10,12間に
挟み込まれる第2圧接板としての中板14とを備える。
上記外板10,12および上記中板14は、建物架構に
あって、互いに接合される鉄骨部材の一方および他方か
らそれぞれ一体に突設される。
にはブレースなどがあり、垂直配置される鉄骨柱と水平
配置される鉄骨梁とを、六面体の各辺を構成するように
互いに接合して建物架構が構成される。上記ブレースは
傾斜部分を備え、互いに隣設される鉄骨柱と鉄骨梁との
間、または対向する上下鉄骨梁間に跨って接合される。
なお、本発明のボルト接合部の制振構造を適用する箇所
としての上記鉄骨柱と鉄骨梁との接合部構造の具体例、
並びにブレース構造の具体例については、後に詳述す
る。
互いに重合させた状態で、それぞれに形成したボルト挿
通孔10a,12a,14aに高力ボルト16を貫通さ
せて、ナット18で締め付けるようになっている。この
ナット18の締付けによりボルトの軸力Nが発生し、こ
の軸力Nはワッシャ20,20aおよび大径ワッシャ3
2,32aを介して上記外板10,12に伝達され、中
板14の挟み込み力として作用する。上記中板14のボ
ルト挿通孔14aは、上記外板10,12および上記中
板14が相互にそれらの板面に沿って縦横に移動可能に
図2に示すようなボルト軸の太さよりも充分に大きな径
を有する略円形に形成され、これにより、上記外板1
0,12および上記中板14が相互にそれらの板面に沿
う任意の縦横方向への相対移動が許容される。
0,12と上記中板14の両面との間に、複合摩擦材料
で形成される摩擦板22をそれぞれ介在する。この摩擦
板22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
る複合摩擦材料で形成される。上記熱硬化型樹脂として
は、フェノール樹脂,メラミン樹脂,フラン樹脂,ポリ
イミド樹脂,DFK樹脂,グアナミン樹脂,エポキシ樹
脂,キシレン樹脂,シリコーン樹脂,ジアリルフタレー
ン樹脂,不飽和ポリエステル樹脂などがある。
ルト挿通孔14aよりもやや大きな内径を有する円環状
を呈し、円環の内側にボルト挿通孔14aを収容するよ
うにして中板14の両面に一対で配置される。一方、上
記中板14の摩擦板22が接触される両面を適切に磨き
仕上げして円滑面14bとし、この円滑面14bに上記
摩擦板22を摺接させることにより、中板14と摩擦板
22との間で所定の摩擦係数μをもって滑動させるよう
になっている。
力ボルト16とナット18、並びに摩擦板22等により
ボルト接合部は摩擦ダンパ8として構成されている。
部の制振構造にあっては、一対の外板10,12間に中
板14を挟み込んで、これらに貫通した高力ボルト16
をナット18締めするにあたり、これら外板10,12
と中板14との間に摩擦板22を介在させてあるので、
地震や風などの外力によって建物架構が振動する際に、
この振動による変位力が所定値を超えると、外板10,
12と中板14とは中板14両面の円滑面14bと上記
摩擦板22との滑動を伴って相対移動する。このとき、
中板14と摩擦板22との間は高力ボルト16の軸力N
をもって圧接されるとともに、所定の摩擦係数μが作用
しており、これら中板14と摩擦板22とが滑動される
際には、振動エネルギーがμ×Nの摩擦抵抗力Rに変換
されて振動減衰され、建物架構の制振に寄与するように
なっている。
樹脂,メラミン樹脂,フラン樹脂,ポリイミド樹脂,D
FK樹脂,グアナミン樹脂,エポキシ樹脂,キシレン樹
脂,シリコーン樹脂,ジアリルフタレーン樹脂,不飽和
ポリエステル樹脂などの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で形成されるので、該摩擦板
22は硬度が高く、かつ、強度に富む材質となって、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
成することができる。
対移動された際にも、中板14と摩擦板22との間の摩
擦係数μは常時ほぼ一定に維持され、かつ、滑動部分の
摩耗がほとんどないため高力ボルト16の軸力Nもほぼ
一定に維持される。このため、上記外板10,12と中
板14との間の相対移動時に、上記摩擦係数μと上記軸
力Nとの積として発生する摩擦抵抗力Rをほぼ一定に維
持することができる。従って、上記外板10,12およ
び上記中板14とそれぞれ一体の2つの鉄骨部材間の摩
擦減衰力特性、延いては、建物架構の振動に対する制振
特性が安定化され、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。
の摺動により生じる摩擦熱が大きい場合は、摩擦板22
の表面温度が著く上昇し、摩擦板表面が炭化し、摩耗粉
として脱落し、この摩耗粉が摺動境界面に滞留してしま
うことがあり得る。この摩耗粉は炭化物であるため非常
に硬度が高く、上記摺動により中板14を傷つけたり、
上記摺動境界面に摩耗粉が介在して転がる等して、摩擦
係数を変動させる虞がある。このような現象を生じた場
合には、摩擦抵抗力が大幅に変化し、上記制振構造の制
振性能に大きな変動を生じてしまい、安定した制振効果
を得難くなる懸念がある。
ように、上記摩擦板22には、上記中板14との摺接面
側に凹部として直線状の溝21を縦横に複数本形成して
いる。この溝21は、上記摩擦板22の摩擦抵抗力が発
生する中板14との摺接面に生じる摩擦熱を放散すると
ともに、摺接面の摩耗粉を取り込み排出する機能を持
つ。すなわち、摩擦ダンパ作動時の摩擦板22の摩擦熱
を、上記溝21内の空気へ放散することで、その表面温
度の上昇を防止し、摩擦板表面の炭化、摩耗粉の脱落を
防止する。また、万一摩耗粉が発生しても溝21に取り
込まれ、摩擦板22と中板14との摺接面の摩耗粉の滞
留を防止する。このため、中板14が傷つき難くなると
ともに、摩耗粉の転がり滑りも生じ難くなり、摩擦板2
2と中板14間の摩擦抵抗力を一定に維持することがで
き、安定した制振効果を得ることが可能となる。更に
は、摩耗粉の滞留を防止できるので、摩擦板22および
圧接板14との摺動面から、摩耗粉の噛込等に起因した
異音が発生することを防止でき、制振時の騒音を著く低
減することができる。
は、発生する摩耗粉の予め想定される大きさや量、並び
に摩擦板22の表面温度等を勘案し設定される。すなわ
ち、深さ、幅、断面形状は、主として摩耗粉を取り込め
る容積を有するように設定され、本数に関しては、上記
表面温度が摩擦板22の材料の使用限界温度以下となる
ように設定される。本実施形態の場合は、溝21の断面
形状は矩形で、その深さは摩擦板22厚みの半分、また
その本数は前述の要件を満たすように自由に設定可能で
あり、断面形状は半円形状でも良く、更に深さについて
は貫通していても良い。
放散効率が大きく、摩耗粉を取り込み得る容積を有して
いれば、直線に限るものではなく、円形等どのような形
状の凹部に形成しても良い。ただし、熱の放散効率の観
点から、冷却媒体である空気が流通し易いように、大気
開放空間と連通した溝21とするのが望ましく、また摩
耗粉排出の観点からは、取り込まれた溝21内の摩耗粉
が自重で落下排出されるように、上記溝21は、鉛直方
向に直線状に貫通して形成されていることが望ましい。
発生する摺接面が中板14側であったため、摩擦板22
の溝21を中板14側に形成したが、摺接面側であれば
これに限るものではない。つまり、摩擦板22が中板1
4に固設され、外板10,12と摺動し、摩擦抵抗力が
外板10,12側に発生する場合は、摩擦板22の外板
10,12側に溝21を形成すれば良い。
対の外板10,12で形成するとともに、第2圧接板を
上記中板14で形成し、かつ、該中板14のボルト挿通
孔14aを略円形に形成したので、2つの鉄骨部材間に
相対変位力が入力された際に、一対の外板10,12間
に中板14が挟まれた状態で、上記外板10,12およ
び上記中板14が相互にそれらの板面に沿う任意の縦横
方向へ自在に相対移動するため、一対の外板10,12
間にボルト16の軸力N、つまり締付け力を付加した状
態で両者が滑動する際に、ボルト16が傾斜されるなど
してこじれを生ずることなく、スムーズに相対移動する
ことができる。
実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説
明を省略して述べる。尚、図3は要部の断面図、図4は
要部の平面図、図5はこの実施形態で用いられる付勢手
段のばね特性図である。
点は、高力ボルト16の軸力Nを外板10,12に付加
する経路に、ボルトの軸方向変位に対して弾発力の変動
が略一定となる非線形ばね領域を備えた付勢手段を介装
して摩擦ダンパ8として構成したものである。
構造は、上記実施形態と同様に一対の外板10,12間
に中板14を挟み込んでボルト16,ナット18締めす
る際に、外板10,12と中板14との間に摩擦板22
が介在されるようになっており、このように構成された
ボルト接合部にあって、高力ボルト16の頭部16aと
一方の外板10との間に、付勢手段としての皿ばね30
を介装するようになっている。
すように高力ボルト16の中心軸方向の変形量(見込み
変化量)σに対して、荷重(弾発力)wの変動がほぼ一
定となる非線形ばね領域Pを備えており、該皿ばね30
は上記高力ボルト16に所定の軸力Nを付加した状態で
上記非線形ばね領域P内に設定される。また、本実施形
態では上記皿ばね30は、複数枚の皿ばね単体を同一方
向に積層して構成したものが用いられる。
の頭部16a側の大径ワッシャ32と一方の外板10と
の間に皿ばね30を介在したので、外板10,12と中
板14との間の隙間の変動を該皿ばね30によって吸収
することができる。そして、このときの変動吸収によっ
て皿ばね30のたわみ量が変化した場合にあっても、該
皿ばね30が非線形ばね領域P内に設定されているた
め、弾発力つまり高力ボルト16の軸力をほぼ一定に維
持することができる。
10,12と上記中板10とは、大きな静摩擦力をもっ
て固定状態が維持されるが、振動入力によりこの固定状
態から小さな動摩擦力を伴う相対移動状態に移行する際
に、それぞれの接触面間に大きな反発力が発生し、これ
が大きな音や衝撃として現れる。しかし、上記皿ばね3
0を設けたことにより、このときの反発力を上記皿ばね
30の弾性により高力ボルト16の軸力Nを変化させる
ことなく吸収できる。従って、過大振動力が入力された
場合にも、皿ばね30の緩衝作用により音や衝撃の発生
を抑制しつつ建物架構の制振機能を十分に発揮すること
ができる。
に設定されていることにより、該皿ばね30の弾発力は
外板10,12と中板14とが相対移動する際の滑動
面、つまり、摩擦板22と中板14との間の接触面にた
とえ摩耗が生じたとしても、弾発力をほぼ一定に維持し
て摩擦抵抗力Rが低下するのを防止できる。従って、外
板10,12と中板14との接合部における当初の制振
機能を永続して発揮することができる。
を、一方の外板10と高力ボルト16の頭部16a側の
大径ワッシャ32との間、つまり、外板10,12の一
方側に介在させた場合を開示したが、これに限ることな
く図6に示すように外板10,12の両方側、つまり、
両外板10,12と高力ボルト16の頭部16a側およ
びナット18側の大径ワッシャ32,32aとの間にそ
れぞれ皿ばね30を介装させることもできる。また、摩
擦板22は円環状に限ることなく、中心にボルト軸の径
に等しい円孔を有する形状としてもよい。また、図示は
省略したが皿ばね30を、他方の外板12とナット18
側の大径ワッシャ32aとの間のみに介装させることも
できる。
組み合わせ配置構成は、本実施形態に示したように同一
方向に複数枚を積層したものに限ることなく、これ以外
にも本発明の皿ばね30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することができ、
例えば、皿ばね単体を単数で用いたり、複数枚を並列に
積層したり、その積層方向を正逆交互に向けたりするこ
とができる。
て皿ばね30を用いた場合を開示したが、これに限るこ
となくボルトの軸方向変位に対して弾発力の変動が略一
定となる非線形ばね領域を備えたばねであればよい。
と中板14との間で滑動させる構成であったが、摩擦板
22と外板10,12との間、もしくは、これら摩擦板
22と中板14との間および摩擦板22と外板10,1
2との間の両方で滑動させる構成も可能である。
は外板10,12の滑動面を円滑面14bとし、この円
滑面14bに摩擦板22を摺接させるようにしている
が、長期的に使用する場合には、腐蝕などの経時的な変
化により中板14もしくは外板10,12の円滑面14
bの均一性が損なわれ、滑動時に大きな摩擦音を生じた
り衝撃が発生するといった問題を生じるおそれがある。
10,12にステンレス鋼材やチタンなどの耐食性の材
料を採用することで解決される。また、中板14や外板
10,12と摩擦板22との間の滑動面14bにステン
レス鋼材やチタンなどの耐食性のある材料からなる滑動
板を介在させようにしてもよい。このようにすれば耐食
性のある材料の使用量が必要最小限に抑えられ、材料費
が節約されて経済設計にも繋がる。
動させる構成の制振構造において、中板14の滑動面1
4bに図7に示すような中央に円孔を有するステンレス
製の滑動板Sを介在させるようにした場合の構成例を図
8に示す。一方、上述した外板10,12と摩擦板22
との間で滑動させる方式において、外板10,12の滑
動面に図9に示すような中央に円孔を有するステンレス
製の滑動板Sを介在させるようにした場合の構成例を図
10に示す。また、前述したような皿バネを用いた構成
も可能であり、この場合の構成例を図11、12に示
す。さらに、円滑に滑動するよう、滑動板Sの滑動させ
る側の面に圧延、研磨・研削、ブラスト、塗装などのい
ずれかもしくは複数の処理を施して、表面粗さの均一化
を図るとよい。また、滑動板Sの滑動する側の面とは反
対側の面、すなわち、逆側の中板14もしくは外板1
0、12との接触面には、滑動時に中板14もしくは外
板10、12に対して相対的な滑りを生じないよう、
表面に塗料を塗布(例えば、ステンレス鋼材専用の摩擦
接合用塗料)、接着剤による接着、表面粗さの増大
化を意図したブラスト・研削、溶接、ボルト・ビス
止めなどのいずれかもしくは複数の処理を施すとよい。
また、上述したように中板14もしくは外板10、12
を耐食性の材料とした場合には、これらの処理を中板1
4もしくは外板10、12に施すとよい。また、メンテ
ナンスフリーとするために上記滑動板S、上記中板1
4、上記外板10、12の表面に防錆塗料を塗布するな
どの表面処理を行うとよい。
構造の適用対象の1つである鉄骨柱と鉄骨梁との接合部
分を示す。図示するように、一般的に鉄骨柱52と鉄骨
梁54とはH型鋼によって形成されて架構を構成する。
鉄骨柱52の梁接続部分には、鉄骨梁54と同じH型鋼
を短尺に切断したブラケット材55を溶接して一体化
し、このブラケット材55に上記鉄骨梁54の接続端部
が結合される。図示例では上記ブラケット材55は鉄骨
柱52のフランジ52a面に溶接されるとともに、該ブ
ラケット材55の上下フランジ55a,55b位置に対
応して、鉄骨柱52の両側フランジ52a,52b間に
跨って補剛材57が溶接されている。
材55の先端に突き合わされ、これら鉄骨梁54とブラ
ケット材55の互いに対応される上方フランジ54aと
55a、および下方フランジ54bと55b、そして、
ウェブ54cと55cとの各部に両部材間に跨ってその
両面に添え板58、59が配置され、これらを貫通する
高力ボルト16にナット18を螺合して締め付けること
により、上記鉄骨梁54と上記ブラケット材55つまり
鉄骨柱52とが結合される。
接合部において、本発明の制振構造は、上方フランジ5
4aと55a、および下方フランジ54bと55b、並
びにウェブ54cと55cとのボルト接合部に組み込ま
れる。即ち、上記添え板58,59が外板10,12に
該当し、鉄骨梁54の上下フランジ54a,54bおよ
びウェブ54cが中板14に該当して、この各接合部が
摩擦ダンパ8として構成され、この摩擦ダンパ8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。
との接合部を例にして上記本発明の第2実施例にかかる
制振構造を組み込んだ状態を示している。図示するよう
に、上記添え板58,59はブラケット材55側に高力
ボルト16,ナット18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、該添え板5
8,59と上方フランジ54aとの間に摩擦板22,2
2を介在させて摺動自在とし、これら三者間に高力ボル
ト16の軸力をもって摩擦力を発生させるようになって
いる。
上方フランジ54a端部を滑り板とし、この滑り板とな
った上方フランジ54aには、高力ボルト16の貫通部
分に水平方向に上方フランジ54aおよび添え板58,
59が相互にそれらの板面に沿って縦横に移動可能にボ
ルト挿通孔14aが形成され、これにより鉄骨梁54と
ブラケット材55とは相互にそれらの板面に沿う任意の
縦横方向への相対移動が許容される。また、上記高力ボ
ルト16には添え板58,59と摩擦板22,22と上
方フランジ54a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30が設けられる。
接合部の制振構造をブレースに適用する場合の一例を示
すもので、摩擦ダンパ8をブレース60の途中を分断し
た間に介装するようにしたものである。また、この図示
例にあっても上記摩擦ダンパ8は、一対の外板10,1
2と摩擦板22,22と中板14、および付勢手段とし
ての皿ばね30とによって構成される。
60を切断した一方の端部60aに取り付けられるとと
もに、ブレース60を切断した他方の端部60bが上記
中板14とされ、一対の外板10,12間に摩擦板2
2,22を介して中板14としてのブレース端部60b
が挟み込まれる。このとき、この図示例では外板10,
12はブレース60より若干幅狭に形成されて上記端部
60aにボルト,ナット結合(溶接でも良い)されてい
る。また、中板14のボルト挿通孔14aを通って外板
10,12を貫通する締付け用の高力ボルト16の外周
に、皿ばね30が挿通されて大径ワッシャ32と外板1
0との間に挟圧されて設けられる。
振構造を建物内に設置した場合の一例を示すもので、建
物内における互いに平行な上階の床70aと下階の床7
0bとの間に本発明による摩擦ダンパ8を剛棒72a、
72bを介して設置したものである。ここで、摩擦ダン
パ8はその滑動面すなわち外板10,12や中板14の
板面が、上階の床70aおよび下階の床70bの床面と
平行になるように設置する。従って、上階の床70aと
下階の床70bとの間に相対変位力が入力された際に
は、剛棒72a、72bを介してこの相対変位力が摩擦
ダンパ8に伝達され、一対の外板10,12間に中板1
4が挟まれた状態で外板10,12および上記中板14
が相互にそれらの板面に沿う任意の縦横方向へ自在に相
対移動するため、一対の外板10,12間にボルト16
の軸力N、つまり締付け力を付加した状態で両者が滑動
する際に、ボルト16が傾斜されるなどしてこじれを生
ずることなく、スムーズに相対移動することができ、摩
擦ダンパ8は上階の床70aと下階の床70bとの間の
相対変位力を吸収して有効に制振機能を果たすことにな
る。
示すボルト接合部の制振構造にあっては、第1圧接板を
ボルト軸力の作用方向に対峙する一対の外板で形成する
とともに、第2圧接板を上記一対の外板間に挟み込まれ
る中板で形成し、該中板のボルト挿通孔を、上記外板お
よび上記中板が相互にそれらの板面に沿って縦横に移動
可能に形成したので、2つの鉄骨部材間に相対変位力が
入力された際に、ボルトが傾斜されてこじれを生ずるこ
となくスムーズに相対移動することができ、一つの面内
におけるどの方向からの外力に対しても同等な制振効果
を得ることができる。
部の制振構造にあっては、上記外板と上記中板との重合
部分に上記ボルト軸力を付加する経路に、ボルトの軸方
向変位に対して弾発力の変動が略一定となる非線形ばね
領域を備えた付勢手段を介在し、該ボルトに所定の軸力
を発生させた状態で、該付勢手段が上記非線形ばね領域
内でたわみ変形するように設定したので、上記外板と上
記中板との間の隙間の変動を上記付勢手段によって吸収
することができ、このときの変動吸収によって付勢手段
のたわみ量が変化した場合にあっても、該付勢手段が非
線形ばね領域内に設定されているため、弾発力つまりボ
ルトの軸力をほぼ一定に維持することができる。
より上記外板と上記中板とが相対移動する際の反発力
を、上記付勢手段によりボルト軸力を変化することなく
吸収し、音や衝撃の発生を抑制しつつ制振機能を十分に
発揮することができる。また、上記付勢手段の弾発力
は、上記外板と上記中板が相対移動する際の滑動面が摩
耗された場合にも弾発力をほぼ一定に維持できるため、
摩擦抵抗力が低下するのを防止して当初の制振機能を永
続して発揮させることができる。
振構造にあっては、上記摩擦板を、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で形成したので、
該摩擦板は一定の摩擦係数を有する摩耗の著しく少ない
部材として形成することができる。
した際に、これら外板もしくは中板と、摩擦板との間の
摩擦係数を常時ほぼ一定に維持することができ、かつ、
滑動部分の摩耗をほとんど無くしてボルトの軸力もほぼ
一定に維持することができるため、これら摩擦係数と軸
力との積として得られる摩擦抵抗力をほぼ一定に維持す
ることができる。従って、2つの鉄骨部材間の摩擦減衰
力が安定化され、延いては、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。
部の制振構造にあっては、上記外板もしくは上記中板の
少なくとも一方を耐食性の材料からなるものとしたた
め、上記外板もしくは上記中板と、摩擦板とが対峙する
滑動面の腐蝕などによる経時的な劣化を防ぐことがで
き、特にメンテナンスを施すことなく長期にわたって安
定した滑り耐力、摩擦係数(μ)を維持することが可能
になる。
部の制振構造にあっては、上記外板および上記中板の少
なくとも一方と、上記摩擦板との間に耐食性のある材料
からなる滑動板を介在させたため、滑動板と摩擦板とが
対峙する滑動面の腐蝕などによる経時的な劣化を防ぐこ
とができ、特にメンテナンスを施すことなく長期にわた
って安定した滑り耐力、摩擦係数(μ)を維持すること
が可能になる。また、耐食性のある材料の使用量を必要
最小限に抑えることができ、材料費が節約され経済設計
にも繋がる。
部の制振構造にあっては、上記摩擦板の摩擦抵抗力発生
面に、摩擦熱を放散するとともに摩耗粉を取り込む凹部
を有するようにしたので、摩擦ダンパ作動時に、上記凹
部の空気への摩擦熱の放散により、摩擦板の表面温度の
上昇を防止し、摩擦板表面の炭化、脱落による摩耗粉の
発生を防止できる。また、摩耗粉が発生しても凹部に取
り込まれ、摩擦板と圧接板間の摩耗粉の滞留を防止でき
る。このため、圧接板が傷つき難くなるとともに、摩耗
粉の転がり滑りも生じ難くなり、摩擦板と圧接板間の摩
擦抵抗力を一定に維持することができ、結果安定した制
振効果を得ることが可能となる。更には、摩耗粉の滞留
に起因する、摩擦板と圧接板との摺動面からの異音の発
生を防止でき、制振時の騒音を著く低減することができ
る。
ことから、上記摩擦板と上記圧接板の損傷が著く軽減さ
れるため、定期交換が不要となり、メンテナンスフリー
が可能となる。
を示す要部の断面図である。
を示す要部の平面図である。
態を示す要部の断面図である。
態を示す要部の平面図である。
態に用いられる付勢手段のばね特性図である。
施形態を示す要部の断面図である。
ンレス板の平面図である。
施形態を示す要部の断面図である。
ンレス板の平面図である。
実施形態を示す要部の断面図である。
実施形態を示す要部の断面図である。
実施形態を示す要部の断面図である。
鉄骨梁との接合部に適用する場合の一例を示す正面図で
ある。
したブレースの途中に介在させて適用した例を示す正面
図である。
実施形態を示す要部の断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 互いに接合しようとする2つの鉄骨部材
のうち、一方の鉄骨部材から第1圧接板を、かつ、他方
の鉄骨部材から第2圧接板をそれぞれ一体に突設し、こ
れら第1,第2圧接板を互いに重合するとともに、両圧
接板間に相対移動を可能にしてボルト軸力を付加し、両
圧接板間に入力される所定値以上の振動変位力により、
これら両者の相対移動が許容され、このときに発生する
摩擦抵抗力によって、上記2つの鉄骨部材間を制振する
ようにしたボルト接合部の制振構造において、上記第1
圧接板をボルト軸力の作用方向に対峙する一対の外板で
形成するとともに、上記第2圧接板を上記一対の外板間
に挟み込まれる中板で形成し、該中板のボルト挿通孔
を、上記外板および上記中板が相互にそれらの板面に沿
って縦横に移動可能に形成したことを特徴とするボルト
接合部の制振構造。 - 【請求項2】 上記外板と上記中板との重合部分に上記
ボルト軸力を付加する経路に、ボルトの軸方向変位に対
して弾発力の変動が略一定となる非線形ばね領域を備え
た付勢手段を介在し、該ボルトに所定の軸力を発生させ
た状態で、該付勢手段が上記非線形ばね領域内でたわみ
変形するように設定したことを特徴とする請求項1に記
載のボルト接合部の制振構造。 - 【請求項3】 上記外板と上記中板との間に、複合摩擦
材料で形成される摩擦板を介在させ、該摩擦板を、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で
形成したことを特徴とする請求項1または2のいずれか
に記載のボルト接合部の制振構造。 - 【請求項4】 上記外板および上記中板の少なくとも一
方を耐食性の材料からなるものとしたことを特徴とする
請求項1から3のいずれかに記載のボルト接合部の制振
構造。 - 【請求項5】 上記外板および上記中板の少なくとも一
方と、上記摩擦板との間に耐食性のある材料からなる滑
動板を介在させたことを特徴とする請求項3または4の
いずれかに記載のボルト接合部の制振構造。 - 【請求項6】 上記摩擦板がその摩擦抵抗力発生面に、
摩擦熱を放散するとともに摩耗粉を取り込む凹部を有す
ることを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載の
ボルト接合部の制振構造。
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