JPH01318628A - Friction damper - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は、建築物の柱と梁とで構成される架構の内側
に配置され、この建築物の地震動等の揺れを抑制する目
的で使用される摩擦ダンパーに関するものである。[Detailed Description of the Invention] "Industrial Application Field" This invention is placed inside a frame consisting of pillars and beams of a building, and is used for the purpose of suppressing the shaking of this building due to earthquake motion. This relates to a friction damper.
「従来の技術及びその課題」
近年、日本国内においても高層建築物が多数構築される
ようになっている。この場合、世界有数の地震国である
日本においては、大地震時において建築物の崩壊を防止
するといった耐震安全性の確保は勿論のこと、中小地震
等において建築物の揺れをできるだけ抑制する制置・免
震機能を建築物に持たせることで、居住者に与える心理
的不安感を緩和することが望まれている。"Conventional technology and its problems" In recent years, many high-rise buildings have been constructed in Japan. In this case, in Japan, which is one of the world's most earthquake-prone countries, in addition to ensuring seismic safety by preventing buildings from collapsing in the event of a major earthquake, it is also necessary to implement measures to suppress the shaking of buildings as much as possible in small and medium-sized earthquakes.・It is hoped that providing buildings with seismic isolation functions will alleviate the psychological anxiety caused to residents.
また、近年インテリジェントビルに代表されるように、
建築物内には電子計算機、OA機器、通信施設等の重要
機器が収納されることが多くなってきている。もし、こ
れらの重要機器が地震によって破壊されたならば、それ
による社会的影響は計り知れない大きいものがあるが、
これらの重要機器はそれ自体がすべて耐震設計されてい
るとは限らないため、建築物側で何等かの手段を講じて
おく必要がある。In addition, as exemplified by intelligent buildings in recent years,
Important equipment such as computers, OA equipment, and communication facilities are increasingly housed in buildings. If these important equipment were to be destroyed by an earthquake, the social impact would be immeasurable.
Not all of these important devices themselves are designed to be earthquake resistant, so it is necessary for the building to take some measures.
この発明は前記事情に鑑みてなされたもので、建築物が
地震動等によって揺れた際にこれを効率良く抑制するこ
との可能な摩擦ダンパーの提供を目的としている。This invention was made in view of the above circumstances, and aims to provide a friction damper that can efficiently suppress shaking of a building due to earthquake motion or the like.
「課題を解決するだめの手段」
この発明は、建築物の柱と梁とで構成される架橋中に交
叉されて一対設けられたブレースの交叉部に配置された
摩擦ダンパーを、2枚の板状の摩擦板を同軸上に配置す
ると共にこれら摩擦板を締結手段により相対的回動自在
な状態で互いに圧接して構成し、これら摩擦板の相接す
る面の少なくとも周縁部に摩擦材を設けておくと共に、
前記ブレースを、摩擦材の取付位置より内側で摩擦板の
偏心した位置に相対的回動自在に連結したことを特徴と
するものである。``Means for Solving the Problem'' This invention uses a friction damper placed at the intersection of a pair of braces intersecting in a bridge made up of pillars and beams of a building, using two plates. The friction plates are arranged on the same axis, and these friction plates are pressed against each other in a relatively rotatable state by a fastening means, and a friction material is provided on at least the peripheral edge of the contacting surfaces of these friction plates. Along with keeping it,
The present invention is characterized in that the brace is relatively rotatably connected to an eccentric position of the friction plate inside the attachment position of the friction material.
「実施例」
以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。"Embodiments" Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図ないし第3図は、この発明の一実施例である摩擦
ダンパーを示す図である。これら図において、符号lは
柱、符号2は梁であり、いずれも鉄骨で形成されている
。そして、これら1対の柱1.1及び梁2.2で構成さ
れる架構内側の対角線り上には、一対のブレース3.3
が交叉されて配置されていると共に、これらブレース3
.3の交叉部には、本実施例の摩擦ダンパー4が配置さ
れている。1 to 3 are diagrams showing a friction damper which is an embodiment of the present invention. In these figures, reference numeral 1 indicates a column, and reference numeral 2 indicates a beam, both of which are made of steel. A pair of braces 3.3 are placed on the diagonal line inside the frame composed of the pair of columns 1.1 and beams 2.2.
are arranged in a crossed manner, and these braces 3
.. The friction damper 4 of this embodiment is disposed at the intersection portion 3.
この摩擦ダンパー4は、第2図ないし第3図に示すよう
に、同軸上に配置された2枚の円板状の摩擦板5.5か
ら概略構成されている。摩擦板5の一方の面は、水平面
に形成された周縁部5aと、この周縁部5aよりも窪ん
で形成された中央部5bとから構成されている。摩擦板
5の軸心にはこれを厚さ方向に貫通する貫通孔6が形成
されている。これら摩擦板5.5の外径は路間−とされ
、その周縁部5a、5aを互いに接した状態で同軸上に
配置され、かつ、これらの貫通孔6.6にポルト7、ナ
ツト8(締結手段)が挿通、緊締されることで、相対的
回動自在な状態で互いに圧接されている。なお、これら
摩擦板5.5の回動をスムースにする目的で、ボルト7
、ナツト8と摩擦板5.5との間にはグリースが塗布さ
れたり、あるいは含油軸受材が介在されたりするが、他
の周知手段を用いても良いことは勿論である。As shown in FIGS. 2 and 3, this friction damper 4 is generally composed of two disc-shaped friction plates 5.5 arranged coaxially. One surface of the friction plate 5 is composed of a peripheral portion 5a formed in a horizontal plane and a central portion 5b recessed from the peripheral portion 5a. A through hole 6 is formed in the axial center of the friction plate 5 and passes through the friction plate 5 in the thickness direction. The outer diameter of these friction plates 5.5 is set to 1.5 mm, and they are arranged coaxially with their peripheral edges 5a, 5a in contact with each other, and a port 7 and a nut 8 ( By inserting and tightening the fastening means (fastening means), they are pressed against each other in a relatively rotatable state. In addition, in order to make the rotation of these friction plates 5.5 smooth, the bolts 7.
, grease is applied or an oil-impregnated bearing material is interposed between the nut 8 and the friction plate 5.5, but it goes without saying that other known means may be used.
これら摩擦板5.5の相接する周縁部5a15aの少な
くとも一方の面には、第4図に示すように、その周方向
に間隔をおいて摩擦材9.9、・・・が貼付されている
。この摩擦材9には、例えば燐青銅、真鍮、カーボング
ラファイト、焼結材等を薄板状に形成したものが用いら
れるが、摩擦熱jこよる焼き付は防止及び均質な摩擦力
が得られる材質であれば周知の材質から適宜選択されれ
ば良い。As shown in FIG. 4, friction materials 9.9, . There is. The friction material 9 may be made of, for example, phosphor bronze, brass, carbon graphite, sintered material, etc., formed into a thin plate, but it may be made of a material that can prevent seizure caused by frictional heat and provide a uniform frictional force. If so, any known material may be selected as appropriate.
あるいは、摩擦力を向上させる目的でブレーキライニン
グ材を用いても良いことは勿論である。また、摩擦材9
の貼付面積及び貼付間隔も任意であり、摩擦ダンパー4
により得ようとする摩擦力に応じて適宜選択されれば良
い。Alternatively, it goes without saying that a brake lining material may be used for the purpose of improving frictional force. In addition, the friction material 9
The pasting area and pasting interval are also arbitrary, and the friction damper 4
It may be selected as appropriate depending on the frictional force to be obtained.
前記ブレース3は、それぞれ2本の斜材10゜10に分
割構成されている。そして、摩擦ダンパー4は、これら
4本の斜材10.10、・・・を介して前記柱1、l及
び梁2.2に連結されている。The brace 3 is divided into two diagonal members 10°10. The friction damper 4 is connected to the columns 1, 1 and the beam 2.2 via these four diagonal members 10, 10, . . . .
斜材10は、その一端が柱・梁の接合部Cに取り付けら
れたガセットプレート11にピン接合され、かつその他
端がいずれか一方の摩擦板5の外面、すなわち周縁部5
aが形成されていない他方の面にポルト12を介してピ
ン接合されている。このボルト12と摩擦板5との間に
も、前述と同様に斜材10と摩擦板5との間の相対的回
動をスムースにする手段が講じられている。ブレース3
を構成する2本の斜材10,10は、それぞれ同一の摩
擦板5に連結され、その取付位置は、摩擦板5の細心を
挾んで前記対角線りから偏心した位置で、かつ、前記摩
擦材9を臨む位置より内側の位置とされている。One end of the diagonal member 10 is pin-jointed to a gusset plate 11 attached to the joint C of the column and beam, and the other end is connected to the outer surface of one of the friction plates 5, that is, the peripheral edge 5.
It is pin-jointed via a port 12 to the other surface on which a is not formed. Also between the bolt 12 and the friction plate 5, a means is provided to smooth the relative rotation between the diagonal member 10 and the friction plate 5, as described above. brace 3
The two diagonal members 10, 10 constituting the are each connected to the same friction plate 5, and the mounting position thereof is at a position eccentric from the diagonal line with the fine details of the friction plate 5 in between, and It is said to be located inside from the position facing 9.
次に、前述の如き構成を有する摩擦ダンパー4の作用に
ついて説明する。Next, the operation of the friction damper 4 having the above-described configuration will be explained.
摩擦ダンパー4が取り付けられた建築物に地震力が作用
すると、柱1,1及び梁2.2で構成される架構に変形
が生じ、ブレース3を構成する斜材10.10にそれぞ
れ圧縮力又は引張力が作用する。例えば、第5図に示す
ように、斜材10、lOに圧縮方向の軸力Pがそれぞれ
生じたとすると、斜材10.10の取付位置の偏心量を
aとすれば、一対の斜材10.10によって2aPの偶
力が作用して摩擦板5が一方向に回転(図示例の場合は
右回り)する。地震時に前記架橋が変形すると、斜材1
O510、・・・には引張・圧縮の軸力が交互に作用す
るから、2枚の摩擦板5.5はそれぞれ逆方向に回転す
る。そして、これら摩擦板5.5の回転により相接する
周縁部5a、5aの面(摩擦材9.9表面)に摩擦力が
発生するため、建築物の振動エネルギーの一部がこの摩
擦力に抗して摩擦板5.5を回転させるエネルギーに消
費され、このエネルギーは摩擦材9.9での熱エネルギ
ーに変換されて吸収される。これにより、建築物の振動
エネルギーは摩擦ダンパー4により吸収され、建築物の
振動が抑制される。When an earthquake force acts on the building to which the friction damper 4 is attached, the frame consisting of the columns 1, 1 and the beams 2.2 is deformed, and the diagonal members 10, 10 forming the brace 3 are subjected to compressive force or A tensile force acts. For example, as shown in FIG. 5, if an axial force P in the compression direction is generated in each of the diagonal members 10 and 10, and if the eccentricity of the mounting position of the diagonal members 10 and 10 is a, then the pair of diagonal members 10 and 10 .10, a couple of 2aP acts, causing the friction plate 5 to rotate in one direction (clockwise in the illustrated example). When the bridge is deformed during an earthquake, the diagonal members 1
Since tensile and compressive axial forces act alternately on O510, . . . , the two friction plates 5.5 rotate in opposite directions. As the friction plates 5.5 rotate, frictional force is generated on the surfaces of the peripheral edges 5a, 5a (surfaces of the friction material 9.9), which are in contact with each other, so that part of the vibration energy of the building is absorbed by this frictional force. Energy is consumed to rotate the friction plate 5.5 against the friction material 9.9, and this energy is converted into thermal energy and absorbed by the friction material 9.9. Thereby, the vibration energy of the building is absorbed by the friction damper 4, and the vibration of the building is suppressed.
ここで、摩擦板5への斜材10S 10、・・・の取付
位置が摩擦材9.9、・・・の内側にあるので、摩擦板
5の軸心から摩擦材9までの距離をrとすれば、斜材1
0、・・・の軸方向の移動は摩擦材9、・・・の面上に
おいてr / a倍に拡大され、これにより前述した摩
擦によるエネルギーの吸収効率が向上する。すなわち、
第5図に示すように、一方の摩擦板5の回転角をθとす
れば、摩擦材9、・・・の面上の動きは2rθとなる。Here, since the attachment position of the diagonal members 10S 10,... to the friction plate 5 is inside the friction members 9,9,..., the distance from the axis of the friction plate 5 to the friction member 9 is r If so, diagonal member 1
The axial movement of 0, . . . is magnified by a factor of r/a on the surfaces of the friction materials 9, . That is,
As shown in FIG. 5, if the rotation angle of one of the friction plates 5 is θ, the movement of the friction members 9, . . . on the surface becomes 2rθ.
−例として、r/a=2とし、斜材10,10が摩擦板
5の取付部においてそれぞれJewずつ変位したとすれ
ば、摩擦材9、・・・の相対すべり量は4cvsになる
。- As an example, if r/a=2 and the diagonal members 10, 10 are each displaced by Jew at the attachment portion of the friction plate 5, the relative slip amount of the friction members 9, . . . will be 4 cvs.
回転角θによって失われるエネルギーEは、摩擦材9、
・・・に作用する圧力をP1摩擦係数をμとすれば、
E−2rθμP
となる。すなわち、摩擦ダンパー4によって消費される
エネルギーは、回転角θと全圧力Pに比例する。この全
圧力Pは、摩擦板5.5を互いに連結するポルト6、ナ
ツト7の締付は力によって導入される圧力である。従っ
て、これら摩擦板5.5に所定の軸力が導入されるよう
に、ポルト6、ナツト7を締め付ける必要がある。実際
には、予め締付はトルクと軸力との較正試験を行い、所
定の締付はトルクによってボルト締めすることで、摩擦
板5.5に所定の軸力を導入する。しかし、この軸力を
正確に管理する必要がある場合には、例えば第7図に示
すように、ポルト6と摩擦板5との間にスプリング13
等の弾性部材を介在しておけば良い。The energy E lost due to the rotation angle θ is the friction material 9,
If the pressure acting on P1 is the friction coefficient μ, it becomes E-2rθμP. That is, the energy consumed by the friction damper 4 is proportional to the rotation angle θ and the total pressure P. This total pressure P is the pressure introduced by the tightening force of the ports 6 and nuts 7 that connect the friction plates 5.5 to each other. Therefore, it is necessary to tighten the port 6 and nut 7 so that a predetermined axial force is introduced into these friction plates 5.5. Actually, a calibration test of torque and axial force is performed before tightening, and predetermined tightening is performed by tightening bolts with torque to introduce a predetermined axial force into the friction plate 5.5. However, if it is necessary to accurately manage this axial force, for example, as shown in FIG.
It is sufficient to interpose an elastic member such as the like.
なお、第6図に、摩擦力F(−μP)とすべり量μθと
の履歴特性を示す。この履歴特性の面積が1サイクルに
よって失われるエネルギーに相当する。図に示すように
、摩擦ダンパー4は他のオイルダンパー等の粘性ダンパ
ーや鋼棒ダンパー等の履歴ダンパーに比較して履歴特性
の面積が広く、従ってエネルギー吸収能も大きいことが
特徴である。Incidentally, FIG. 6 shows the history characteristics of the frictional force F (-μP) and the slip amount μθ. The area of this hysteresis characteristic corresponds to the energy lost in one cycle. As shown in the figure, the friction damper 4 is characterized in that it has a wider area of hysteresis characteristics and therefore has a greater energy absorption capacity than other viscous dampers such as oil dampers and hysteresis dampers such as steel bar dampers.
なお、この発明の摩擦ダンパー4は、その細部構成が前
記実施例に限定されず、種々の変形例が可能である。−
例として、摩擦板5.5の軸力の管理はスプリング13
等を用いていたが、例えば油圧制御により建築物の揺れ
に応じて適宜軸力を与えれば、建築物に地震等による大
振幅の揺れが発生した時のみ太軸力を与えれば良く、し
かも揺れが止まる寸前に軸力を弱めてやれば、摩擦板5
.5同士がロックする現象を抑えることができ大変好適
である。Note that the detailed configuration of the friction damper 4 of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. −
For example, the axial force of the friction plate 5.5 is managed by the spring 13.
However, if the axial force is applied appropriately according to the shaking of the building using hydraulic control, for example, large axial force can be applied only when the building is shaking with large amplitude due to an earthquake, etc. If you weaken the axial force just before it stops, the friction plate 5
.. This is very suitable because it can suppress the phenomenon in which the 5 elements lock with each other.
「発明の効果」
以上詳細に説明したように、この発明によれば、建築物
の柱と梁とで構成される架構中に交叉されて一対設けら
れたブレースの交叉部に配置された摩擦ダンパーを、2
枚の板状の摩擦板を同軸上に配置すると共にこれら摩擦
板を締結手段により相対的回動自在な状態で互いに圧接
して構成し、これら摩擦板の相接する面の少なくとも周
縁部に摩擦材を設けておくと共に、前記ブレースを、摩
擦材の取付位置より内側で摩擦板の偏心した位置に相対
的回動自在に連結したので、建築物に地震力が作用する
と2枚の摩擦板はそれぞれ逆方向に回転する。そして、
これら摩擦板の回転により相接する面に設けられた摩擦
材表面に摩擦力が発生するため、建築物の振動エネルギ
ーの一部が摩擦材での熱エネルギーに変換されて吸収さ
れ、建築物の振動が抑制される。しかも、摩擦板へのブ
レースの取付位置が摩擦材の内側にあるので、ブレース
の軸方向の移動は摩擦材の面上において拡大され、これ
により前述した摩擦によるエネルギーの吸収効率が向上
する。よって、この発明によれば、建築物が地震動等に
よって揺れた際にこれを効率良く抑制することの可能な
摩擦ダンパーを実現することができる。"Effects of the Invention" As explained in detail above, according to the present invention, a friction damper is provided at the intersection of a pair of braces that are intersected in a frame composed of pillars and beams of a building. A, 2
Two plate-shaped friction plates are arranged on the same axis, and these friction plates are pressed against each other in a relatively rotatable state by a fastening means, and friction is applied to at least the peripheral edge of the contacting surfaces of these friction plates. In addition, the brace was connected to the eccentric position of the friction plate inside the mounting position of the friction material so that it could rotate freely, so that when an earthquake force is applied to the building, the two friction plates will move. Each rotates in opposite directions. and,
Due to the rotation of these friction plates, frictional force is generated on the surfaces of the friction materials provided on the opposing surfaces, so a part of the vibration energy of the building is converted into thermal energy and absorbed by the friction materials, and the building Vibration is suppressed. Moreover, since the attachment position of the brace to the friction plate is inside the friction material, the movement of the brace in the axial direction is expanded on the surface of the friction material, thereby improving the efficiency of absorbing energy due to friction as described above. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a friction damper that can efficiently suppress shaking of a building due to earthquake motion or the like.
第1図ないし第3図はこの発明の一実施例である摩擦ダ
ンパーを示す図であって、第1図は建築物に取り付けら
れた状態を示す正面図、第2図は要部を拡大視した正面
図、第3図は第1図の■−■′線に沿う矢視断面図、第
4図は摩擦材の取付状態を□す工面図、第5図1よ:摩
擦ダン /<−g=作□する力を説明するための図、第
6図は摩擦ダンパーの履歴特性を示す図、第7図はこの
発明の他の実施例である摩擦ダンパーを示す断面図であ
る。
l・・・・・・柱、2・・・・・・梁、3・・・・・・
ブレース、4・・・・・・摩擦ダンパー、5・・・・・
・摩擦板、7・・・・・・ボルト、8・・・・・・ナツ
ト(いずれも締結手段)、9・・・・・・摩擦材、10
・・・・・・斜材。Figures 1 to 3 are diagrams showing a friction damper which is an embodiment of the present invention, in which Figure 1 is a front view showing the state in which it is attached to a building, and Figure 2 is an enlarged view of the main parts. Figure 3 is a sectional view along the line ■-■' in Figure 1, Figure 4 is a construction drawing showing the installation state of the friction material, Figure 5 is 1: Friction Dan /<- FIG. 6 is a diagram illustrating the hysteresis characteristics of the friction damper, and FIG. 7 is a sectional view showing a friction damper according to another embodiment of the present invention. l...Column, 2...Beam, 3...
Brace, 4...Friction damper, 5...
・Friction plate, 7... Bolt, 8... Nut (all fastening means), 9... Friction material, 10
... diagonal material.
Claims (1)
設けられたブレースの交叉部に配置された摩擦ダンパー
であって、この摩擦ダンパーは、2枚の板状の摩擦板が
同軸上に配置されると共にこれら摩擦板が締結手段によ
り相対的回動自在な状態で互いに圧接されて構成され、
これら摩擦板の相接する面の少なくとも周縁部には摩擦
材が設けられていると共に、前記ブレースが、摩擦材の
取付位置より内側で摩擦板の偏心した位置に相対的回動
自在に連結されていることを特徴とする摩擦ダンパー。A friction damper is placed at the intersection of a pair of braces that intersect in a frame consisting of pillars and beams of a building. These friction plates are arranged on top of each other and are pressed against each other in a relatively rotatable state by a fastening means,
A friction material is provided on at least the peripheral edge of the surfaces where these friction plates contact each other, and the brace is connected to an eccentric position of the friction plate inside the mounting position of the friction material so as to be relatively rotatable. A friction damper characterized by:
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---|---|---|---|
JP15138688A JP2662621B2 (en) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | Friction damper |
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JPH01318628A true JPH01318628A (en) | 1989-12-25 |
JP2662621B2 JP2662621B2 (en) | 1997-10-15 |
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ID=15517448
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP15138688A Expired - Lifetime JP2662621B2 (en) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | Friction damper |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2662621B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2004535534A (en) * | 2001-05-09 | 2004-11-25 | ダンプテック アンパーツゼルスカブ | Friction damper for damping structure motion |
CN107190877A (en) * | 2017-07-18 | 2017-09-22 | 西安建筑科技大学 | A kind of structures with semi-rigid joints friction energy dissipation device |
CN107447861A (en) * | 2017-09-09 | 2017-12-08 | 北京工业大学 | A kind of assembling type steel structure square tube post beam column node connection device with diagonal brace |
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1988
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