JP2000291712A

JP2000291712A - ボルト接合部の制振構造

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Publication number: JP2000291712A
Application number: JP11099132A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Takahashi; 泰彦高橋; Yasumasa Suzui; 康正鈴井
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2000-10-20
Anticipated expiration: 2019-04-06
Also published as: JP4423697B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【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

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物架構を構成す
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。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨柱および鉄骨梁を互いに結合して構
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。

【０００３】図１８は上記ボルト接合部の一例を示し、
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、地震や強風
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。

【０００５】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
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。

【０００６】

【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。

【０００７】また、本発明の請求項２に示すボルト接合
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。

【０００８】また、本発明の請求項３に示すボルト接合
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。

【０００９】また、本発明の請求項４に示すボルト接合
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。

【００１０】また、本発明の請求項５に示すボルト接合
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。

【００１１】さらに、本発明の請求項６に示すボルト接
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。

【００１２】以上の構成により本発明のボルト接合部の
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。

【００１３】また、請求項２では、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。

【００１４】つまり、振動入力が無い状態では上記外板
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。

【００１５】また、上記付勢手段は、上記外板と上記中
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。

【００１６】また、該摩擦板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。

【００１７】このため、上記外板と上記中板間の相対移
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。

【００１８】また、請求項４では、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。

【００１９】また、請求項５では、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。

【００２０】さらに、請求項６では、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。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
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。

【００２２】即ち、本発明の制振構造が適用されるボル
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。

【００２３】上記鉄骨部材としては鉄骨柱や鉄骨梁、更
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。

【００２４】上記外板１０，１２および上記中板１４は
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。

【００２５】ここで、本実施形態では上記一対の外板１
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。

【００２６】上記摩擦板２２は、図２に示したようにボ
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。

【００２７】即ち、外板１０，１２と中板１４、及び高
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。

【００２８】以上の構成により本実施形態のボルト接合
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。

【００２９】このとき、上記摩擦板２２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，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。

【００３０】従って、外板１０，１２と中板１４とが相
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。

【００３１】ただし、この摩擦板２２と上記中板１４と
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。

【００３２】そこでこの対策として、図１、図２に示す
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。

【００３３】上記溝２１の深さ、幅、断面形状、本数
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。

【００３４】また、上記溝２１の平面形状も、摩擦熱の
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。

【００３５】尚、本実施形態においては、摩擦抵抗力が
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。

【００３６】また、本実施形態では第１圧接板を上記一
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。

【００３７】図３から図５は他の実施形態を示し、上記
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。

【００３８】この実施形態が上記実施形態と主に異なる
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。

【００３９】即ち、この実施形態のボルト接合部の制振
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。

【００４０】上記皿ばね３０のばね特性Ａは、図５に示
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。

【００４１】従って、この実施形態では高力ボルト１６
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。

【００４２】つまり、振動入力が無い状態では上記外板
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。

【００４３】また、上記皿ばね３０が非線形ばね領域Ｐ
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。

【００４４】また、この実施形態では上記皿ばね３０
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。

【００４５】更に、皿ばね３０を構成する皿ばね単体の
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。

【００４６】更にまた、この実施形態では付勢手段とし
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。

【００４７】ところで、上記各実施形態では摩擦板２２
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。

【００４８】また、上記各実施形態では中板１４もしく
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。

【００４９】この問題は、例えば中板１４もしくは外板
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。

【００５０】上述した中板１４と摩擦板２２との間で滑
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。

【００５１】図１３は上記本発明のボルト接合部の制振
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。

【００５２】上記鉄骨梁５４の接続端は上記ブラケット
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。

【００５３】ここで、当該鉄骨柱５２と鉄骨梁５４との
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。

【００５４】図１４はその上方フランジ５４ａと５５ａ
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。

【００５５】即ち、上記摩擦ダンパ８は、鉄骨梁５４の
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。

【００５６】図１５と図１６は、本発明にかかるボルト
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。

【００５７】即ち、上記外板１０，１２は上記ブレース
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。

【００５８】図１７は本発明にかかるボルト接合部の制
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。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
示すボルト接合部の制振構造にあっては、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。

【００６０】また、本発明の請求項２に示すボルト接合
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。

【００６１】従って、所定値以上の振動変位力の入力に
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。

【００６２】本発明の請求項３に示すボルト接合部の制
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。

【００６３】従って、上記外板と上記中板とが相対移動
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。

【００６４】また、本発明の請求項４に示すボルト接合
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。

【００６５】また、本発明の請求項５に示すボルト接合
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。

【００６６】また、本発明の請求項６に示すボルト接合
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。

【００６７】また、上記より摩耗粉の発生が抑えられる
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のボルト接合部の制振構造の一実施形態
を示す要部の断面図である。

【図２】本発明のボルト接合部の制振構造の一実施形態
を示す要部の平面図である。

【図３】本発明のボルト接合部の制振構造の他の実施形
態を示す要部の断面図である。

【図４】本発明のボルト接合部の制振構造の他の実施形
態を示す要部の平面図である。

【図５】本発明のボルト接合部の制振構造の他の実施形
態に用いられる付勢手段のばね特性図である。

【図６】本発明のボルト接合部の制振構造の更に他の実
施形態を示す要部の断面図である。

【図７】本発明のボルト接合部の制振構造に用いるステ
ンレス板の平面図である。

【図８】本発明のボルト接合部の制振構造の更に他の実
施形態を示す要部の断面図である。

【図９】本発明のボルト接合部の制振構造に用いるステ
ンレス板の平面図である。

【図１０】本発明のボルト接合部の制振構造の更に他の
実施形態を示す要部の断面図である。

【図１１】本発明のボルト接合部の制振構造の更に他の
実施形態を示す要部の断面図である。

【図１２】本発明のボルト接合部の制振構造の更に他の
実施形態を示す要部の断面図である。

【図１３】本発明のボルト接合部の制振構造を鉄骨柱と
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。

【図１４】図１３の要部を示す断面図である。

【図１５】本発明のボルト接合部の制振構造を分断形成
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。

【図１６】図１５の側面図である。

【図１７】本発明のボルト接合部の制振構造の更に他の
実施形態を示す要部の断面図である。

【図１８】従来のボルト接合部を示す断面図である。

【符号の説明】

８摩擦ダンパ１０，１２外板（第１圧接板）１４中板（第２圧接板）１６高力ボルト１８ナット２０摩擦ダンパ２２摩擦板３０皿ばね（付勢手段）３２，３２ａ大径ワッシャ（締付け部）５２鉄骨柱５４鉄骨梁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J034 BA08 3J048 AA02 AC01 BC05 BD01 BE12 DA03 3J066 AA26 BA01 BB01 BB04 BC03 BD05 BE05

Claims

【特許請求の範囲】

【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。