JP5262421B2 - 摩擦ダンパー - Google Patents

Description

本発明は、建物架構の振動を抑制する摩擦ダンパーに関する。

建物架構の振動を減衰する摩擦ダンパーが知られている。この摩擦ダンパーは、建物架構において所定方向に互いに相対移動する一対の鉄骨部材の間に配置され、前記相対移動に伴って摺動する圧接板同士の摩擦力により、前記相対移動を抑制するものである。

図１はこの摩擦ダンパー１０ｄの説明図であり、図２は、図１中の摩擦ダンパー１０ｄの側面図である。この例では、摩擦ダンパー１０ｄは、柱梁架構１のブレース５を構成するＨ形鋼のウエブに設けられている。すなわち、図２に示すように、摩擦ダンパー１０ｄは、前記ブレース５を２つに分断してなる一方のブレース分断片５１のウエブ５１Ｗにボルト固定される第１圧接板１１と、他方のブレース分断片５２のウエブ５２Ｗがそのまま流用される第２圧接板２１と、この第２圧接板２１とによって前記第１圧接板１１を両面から所定の圧接力で挟み込む第３圧接板３１と、を有している。そして、前記圧接力は、第１圧接板１１の第１貫通孔１３、第２圧接板２１の第２貫通孔２３、及び第３圧接板３１の第３貫通孔３３を挿通して設けられたボルト４１ｂにナット４１ｎを螺合させて締結することで付与されるようになっており、また、圧接力の安定化を図るべく、ボルト４１ｂの頭部と第２圧接板２１との間、及びナット４１ｎと第３圧接板３１との間にはそれぞれ皿ばね４３が介装されている。また、第１貫通孔１３は、前記所定方向に長い長孔に形成されており、これにより、前記一方のブレース分断片５１と他方のブレース分断片５２との相対移動に応じて第２圧接板２１及び第３圧接板３１が第１圧接板１１に対して前記所定方向に摺動可能に構成され、その結果、当該摺動時の摩擦力Ｆｆにより前記相対移動を抑制して柱梁架構１の振動を減衰するようにしている（特許文献１を参照）。
特開２０００−３５２１１３号

ところで、従来は、前記他方のブレース分断片５２に設けられる第２圧接板２１と第３圧接板３１とは、図２に示すように、上記のボルト４１ｂ・ナット４１ｎ以外に別途締結部５５が設けられ、この締結部５５によって互いに相対移動不能に一体に連結固定されていた。そして、これにより、前記他方のブレース分断片５２（第２圧接板２１）からの外力Ｐを、当該締結部５５を介して第３圧接板３１に作用させて、第３圧接板３１を第２圧接板２１と連動させて第１圧接板１１に対して摺動させるようにしていた。

ここでこのような締結部５５を設けていた理由は、上記のボルト４１ｂに剪断力を加えることを想定しておらず、ボルト４１ｂにはボルト軸力のみを働かせるようにしていたためである。つまり、第２圧接板２１と第３圧接板３１との間における前記所定方向の力の伝達を、前記ボルト４１ｂでは行っていなかった。

しかしながら、近年のボルト４１ｂの高強度化に伴い、今では高強度の高力ボルト等を用いれば、ある程度の剪断力の付与は許容される状況にある。よって、この前提に基づけば、上述の圧接力を加えるためのボルト４１ｂを介して第２圧接板２１（他方のブレース分断片５２）の外力Ｐの一部を第３圧接板３１へ伝達して第２圧接板２１に連動させて第３圧接板３１を摺動させても良いと考えられ、そうすれば、上記の締結部５５を省略できるとともに、当該省略に伴って第３圧接板３１のサイズダウンも図ることができ、結果、摩擦ダンパー１０の一層のコストダウン及びコンパクト化を期待できる。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みて成されたもので、コストダウン及びコンパクト化を図れる摩擦ダンパーを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
建物架構において所定方向に相対移動する一対の部材の間に配置されて、前記相対移動に伴って摺動する圧接板同士の摩擦力により、前記相対移動を抑制する摩擦ダンパーであって、
前記一対の部材のうちの一方の部材側に設けられる第１圧接板と、
前記一対の部材のうちの他方の部材側に設けられる第２圧接板と、
前記第２圧接板とによって前記第１圧接板を両面から所定の圧接力で挟み込む第３圧接板と、
前記圧接力を付与すべく、前記第１圧接板の側面の外側において、前記第２圧接板の第２貫通孔及び前記第３圧接板の第３貫通孔を挿通して設けられるボルト部材と、を有し、
前記第１圧接板に対する前記第２圧接板の前記所定方向の摺動に連動して前記第３圧接板が前記第１圧接板に対して前記所定方向に摺動するように、当該摺動させるための力が、前記ボルト部材の前記第２貫通孔及び前記第３貫通孔との係合を介して前記第２圧接板から前記第３圧接板へと伝達され、
前記ボルト部材と前記第２貫通孔との間には、前記所定方向に関して隙間が形成されており、
前記所定方向に関する前記ボルト部材との間の隙間の大きさは、前記第２貫通孔よりも前記第３貫通孔の方が小さく、
前記第３貫通孔の前記隙間の大きさは、０．１〜３．０ｍｍの範囲の任意値であることを特徴とする摩擦ダンパーである。

上記請求項１に示す発明によれば、前記第３圧接板を第２圧接板に連動させて摺動させるための力は、前記ボルト部材の前記第２貫通孔及び前記第３貫通孔との係合を介して前記第２圧接板から前記第３圧接板へと伝達される。よって、前記第３圧接板を第２圧接板に締結固定するための締結部を省略できるとともに、当該省略に伴って第３圧接板のサイズダウンも可能となり、その結果として、摩擦ダンパーのコストダウン及びコンパクト化を図ることができる。

また、上記請求項１に示す発明によれば、前記第１圧接板に長い貫通孔を省略することができ加工が容易となることから、更なるコストダウンを図ることができる。
また、前記ボルト部材と前記第２貫通孔との間には、前記所定方向に関して隙間が形成されている。よって、前記一対の部材の相対移動量が前記隙間よりも小さい場合には、前記ボルト部材は前記第２貫通孔と係合せず、これにより、第３圧接板を摺動させるための力は、第２圧接板から第３圧接板へは伝達されない。その結果、第２圧接板のみが第１圧接板に対して摺動するのみで第３圧接板は摺動しない状態が作り出され、もって、当該相対移動量の小さい振動、つまり小さな外力による振動に対しては、摩擦ダンパーは小さな摩擦力を発生することになり、これにより摩擦ダンパーは、小さい外力による振動を、小さな摩擦力によって効果的に減衰可能となる。
また、前記隙間の大きさよりも前記相対移動量が大きい場合には、前記ボルト部材は前記第２貫通孔と係合することになる。よって、当該ボルト部材の前記第２貫通孔及び第３貫通孔との係合を介して、第２圧接板から第３圧接板へと、第３圧接板を摺動させるための力は伝達され、これにより、第２圧接板と連動して第３圧接板も第１圧接板に対して摺動する。その結果、相対移動量の大きい振動、すなわち大きな外力の振動に対しては、摩擦ダンパーは大きな摩擦力を発生することになり、これにより摩擦ダンパーは、大きな外力による振動を、大きな摩擦力によって効果的に減衰可能となる。
以上をまとめると、この摩擦ダンパーによれば、大きな外力及び小さな外力のどちらに対しても、その大小に応じた適切な大きさの摩擦力を発生して振動を減衰することができるので、外力の大小に対応させて個別に摩擦ダンパーを設けずに済み、その結果、摩擦ダンパーのコストダウン及びコンパクト化を図ることができる。
また、前記第２貫通孔及び前記第３貫通孔の前記隙間の大きさを、前記第２貫通孔よりも前記第３貫通孔の方が小さく、しかも、第３貫通孔の隙間の大きさを０．１〜３．０ｍｍの範囲の任意値にしているので、施工時における前記第２貫通孔及び前記第３貫通孔への前記ボルト部材の挿通作業を容易にしながらも、前記第３圧接板を摺動させるための力の伝達を第２圧接板から第３圧接板へと確実に行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の摩擦ダンパーであって、
前記第１圧接板の前記両面には滑動板又は摩擦板が固着され、
前記第２圧接板及び前記第３圧接板において、前記第１圧接板の滑動板と対向する面には摩擦板が固着される一方、前記第１圧接板の摩擦板と対向する面には滑動板が固着され、
前記滑動板と前記摩擦板との摺動によって前記摩擦力が発生することを特徴とする摩擦ダンパーである。

上記請求項２に示す発明によれば、前記第１圧接板と、前記第２圧接板及び前記第３圧接板との摺動によって確実に摩擦力を発生させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の摩擦ダンパーであって、
前記ボルト部材の先端部に螺着されて、前記ボルト部材の頭部とによって、前記第１圧接板、前記第２圧接板、前記第３圧接板に前記圧接力を付与するナットを有し、
前記頭部と該頭部に隣接する圧接板との間、及び前記ナットと該ナットに隣接する圧接板との間の少なくとも一方には、皿ばねが介挿されており、
前記皿ばねの弾発力が前記圧接力として前記第１圧接板、前記第２圧接板、前記第３圧接板に付与されることを特徴とする摩擦ダンパーである。

上記請求項３に示す発明によれば、前記圧接力は、皿ばねの非線形領域の特性による一定の弾発力により付与されるので、圧接力設定時の誤差や前記圧接板の摩耗による影響を小さくできるなど、前記圧接力の大きさの安定化を図れる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記第１圧接板の面のうち前記第２圧接板及び前記第３圧接板とは対向しない側面に接するように、前記第２圧接板と前記第３圧接板の少なくとも何れか一方に連結されたガイド部材を備えることを特徴とする摩擦ダンパーである。

上記請求項４に示す発明によれば、前記第２圧接板及び前記第３圧接板に対する前記第１圧接板の摺動方向を前記所定方向に確実にガイドすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記第２貫通孔及び前記第３貫通孔と、前記ボルト部材との間の隙間の大きさは、それぞれ０．１〜３．０ｍｍの範囲の任意値であることを特徴とする摩擦ダンパーである。

上記請求項５に示す発明によれば、前記第２貫通孔及び前記第３貫通孔と、前記ボルト部材との間の隙間の大きさを、それぞれ０．１〜３．０ｍｍの範囲の任意値にしているので、施工時における前記第２貫通孔及び前記第３貫通孔への前記ボルト部材の挿通作業を容易にしながらも、前記第３圧接板を摺動させるための力の伝達を第２圧接板から第３圧接板へと確実に行うことができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の摩擦ダンパーであって、
前記第１圧接板に対する摺動時の摩擦係数が、前記第２圧接板と前記第３圧接板とで互いに異なっていることを特徴とする摩擦ダンパーである。

上記請求項６に示す発明によれば、大きな外力の作用時に発生させるべき摩擦力の大きさと、小さな外力の作用時に発生させるべき摩擦力の大きさとを、前記第２圧接板の摩擦係数及び前記第３圧接板の摩擦係数の調整によってほぼ独立に設定可能となり、摩擦力の大きさの設定自由度に優れたものとなる。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の摩擦ダンパーであって、
前記所定方向に関する前記ボルト部材との間の隙間の大きさは、前記第２貫通孔よりも前記第３貫通孔の方が小さく、
前記第３貫通孔の前記隙間の大きさは、０．１〜３．０ｍｍの範囲の任意値であることを特徴とする摩擦ダンパーである。

上記請求項５に示す発明によれば、前記第２貫通孔及び前記第３貫通孔の前記隙間の大きさを、前記第２貫通孔よりも前記第３貫通孔の方が小さく、しかも、第３貫通孔の隙間の大きさを０．１〜３．０ｍｍの範囲の任意値にしているので、施工時における前記第２貫通孔及び前記第３貫通孔への前記ボルト部材の挿通作業を容易にしながらも、前記第３圧接板を摺動させるための力の伝達を第２圧接板から第３圧接板へと確実に行うことができる。

本発明に係る摩擦ダンパーによれば、摩擦ダンパーのコストダウン及びコンパクト化を図ることができる。

＝＝＝第１実施形態の摩擦ダンパー１０＝＝＝
図３Ａは、建物の柱梁架構１のブレース５に適用された第１実施形態の摩擦ダンパー１０の上面図であり、図３Ｂは、摩擦ダンパー１０の側面図である。また、図３Ｃは、図３ＡのＡ−Ａ矢視図であり、図３Ｄは、図３ＡのＢ−Ｂ矢視図である。更に、図４Ｘ、図４Ｙ、図４Ｚは、それぞれ図３Ｂ中のＸ−Ｘ矢視図、Ｙ−Ｙ矢視図、Ｚ−Ｚ矢視図である。

前述した図１の例と同様に、第１実施形態の摩擦ダンパー１０も、柱梁架構１のブレース５に組み込まれている。すなわち、この摩擦ダンパー１０が組み込まれるブレース５も、適宜位置で互いに間隔Ｓ１を隔てるように分断されて、図３Ｂに示すように一対のブレース分断片５１，５２（特許請求の範囲でいう「一対の部材」に相当）が形成されており、もって、これらブレース分断片５１，５２同士は、前記間隔Ｓ１によってブレース５の架け渡し方向（特許請求の範囲でいう「所定方向」に相当し、以下では、「ブレース架け渡し方向」とも言う）に相対移動可能になっている。そして、摩擦ダンパー１０は、一方のブレース分断片５１のウエブ５１Ｗにフィラープレート（不図示）を介してボルト止めされる第１圧接板１１と、他方のブレース分断片５２のウエブ５２Ｗがそのまま流用される第２圧接板２１と、この第２圧接板２１とによって第１圧接板１１を表裏両面から所定の圧接力で板厚方向に挟み込む第３圧接板３１と、を有している。なお、第１圧接板１１と第２圧接板２１が相互に対向する面、及び第１圧接板１１と第３圧接板３１が相互に対向する面をそれぞれ圧接面と言う。

ここで、図４Ｘ〜図４Ｚに示すように、第１圧接板１１の表裏両面には、それぞれ、滑動板１５の一例としてのステンレス板が移動不能に固着されている一方、これら滑動板１５，１５と対向する第２圧接板２１及び第３圧接板３１の各面には、それぞれ摩擦板２５，３５が移動不能に固着されている。この固着方法としては、例えば、（１）接着による方法、（２）固着面を構成する各々の表面について表面粗さの増大化処理（第１圧接板１１、第２圧接板２１、第３圧接板３１、滑動板１５及び摩擦板２５，３５表面の目荒らし、ショットブラスト等）を施して、固着面で相対的な滑りが生じないようにする方法、（３）嵌合による方法等が挙げられる。

一方、第２圧接板２１は、摩擦ダンパー部分において第１圧接板１１の側面外側方向に迫出しており、例えば図３Ａ及び図４Ｙに示すようにＴ字状となっている。また、第３圧接板３１は、第２圧接板２１の迫出しに対応して第１圧接板１１の側面外側方向に迫出している。さらに、第２貫通孔２３及び第３貫通孔３３は、それぞれ第２圧接板２１及び第３圧接板３１の迫出した部分に設けられる。そして、第２圧接板２１、第３圧接板３１には、それぞれ、第２貫通孔２３、第３貫通孔３３が板厚方向に貫通形成されている。なお、摩擦ダンパー１０を側面から見た場合に目視できない第２貫通孔２３及び第３貫通孔３３については、図３Ｂにおいて透視図として点線で表現する。

また、第１圧接板１１の側面（圧接面でない面）の外側において、これらの貫通孔２３，３３には、串刺し状に高力ボルト４１ｂ（特許請求の範囲でいう「ボルト部材」に相当）が通されている。そして、この高力ボルト４１ｂの先端部にはナット４１ｎが螺着されており、これら高力ボルト４１ｂ及びナット４１ｎによって、第１圧接板１１は、第２圧接板２１と第３圧接板３１とに挟まれた状態で締結され、これにより、挟み込みのための圧接力が板厚方向に付与されている。

よって、この圧接力により、第１圧接板１１の滑動板１５に対して第２圧接板２１の摩擦板２５及び第３圧接板３１の摩擦板３５は当接され、摺動時には前記圧接力に応じた摩擦力Ｆｆを生じる（図３Ｃを参照）。そして、当該摩擦力Ｆｆが柱梁架構１の振動の減衰力となる。なお、高力ボルト４１ｂの頭部と第２圧接板２１との間、及びナット４１ｎと第３圧接板３１との間にはそれぞれワッシャ４５付きの皿ばね４３が介装されており、これら皿ばね４３の弾発力が付与されることにより、圧接力の大きさの安定化が図られている（図３Ｄを参照）。

ところで、第２圧接板２１及び第３圧接板３１に対する第１圧接板１１の摺動をブレース架け渡し方向（特許請求の範囲でいう「所定方向」に相当）にガイドすべく、第２圧接板２１と第３圧接板３１との間にガイド部材１７を設けてもよい。ガイド部材１７は、第２圧接板２１と第３圧接板３１のうち少なくとも何れかに固定される。図３Ｅは、ガイド部材１７を設けた場合の図３ＡのＡ−Ａ矢視図である。同図に示すように、ガイド部材１７は、例えばガイドプレートであって、摺動する第１圧接板１１に接する位置に、第２圧接板２１と第３圧接板３１の少なくとも何れか一方に固定される。なお、ガイド部材１７は、ガイドプレートに限らず、例えばガイドピンであってもよい。

また、第２圧接板２１の第２貫通孔２３及び第３圧接板３１の第３貫通孔３３は、高力ボルト４１ｂとの間に形成される前記ブレース架け渡し方向の隙間Ｓ２が極力小さくなるような孔径の正円に設定される（図４Ｙ及び図４Ｚを参照）。

この理由は、この発明にあっては、高力ボルト４１ｂと第２貫通孔２３及び第３貫通孔３３との当接係合を介して、第１圧接板１１に対する第２圧接板２１の摺動に連動させて第３圧接板３１を摺動させるようにしているためである。

詳しくは、柱梁架構１が振動する際に、図３Ｂに示すように、前記他方のブレース分割片５２たる第２圧接板２１にあっては、振動に伴う外力Ｐが柱梁架構１から直接入力されて、これにより第２圧接板２１は第１圧接板１１に対して摺動し、この摺動により摩擦力Ｆｆを発生して上記振動の減衰力とするが、第３圧接板３１にあっては、前記他方のブレース分割片５２には直結されておらず、それ故に、摺動に要する力を、第２圧接板２１から高力ボルト４１ｂを介して付与される必要があるためである。

つまり、図３Ｂに示すように、第２圧接板２１に作用する前記外力Ｐの一部の力は、高力ボルト４１ｂと第２貫通孔２３の内周面との当接係合による支圧力Ｆｐとして第２圧接板２１から高力ボルト４１ｂへと伝達され、そして、高力ボルト４１ｂに伝達された支圧力Ｆｐは、高力ボルト４１ｂ内で剪断力Ｆｓの形態を経た後に、高力ボルト４１ｂと第３貫通孔３３の内周面との当接係合によって第３圧接板３１へと伝達され、その結果、この伝達された支圧力Ｆｐによって第３圧接板３１は第１圧接板１１に対して摺動する。そして、この摺動に伴って第３圧接板３１と第１圧接板１１との間には摩擦力Ｆｆが発生し、上記の振動の減衰に寄与するのである。

従って、これら第２貫通孔２３及び第３貫通孔３３の孔径は、施工時に高力ボルト４１ｂを通すのに問題の無い範囲内で極力小さくするのが望ましく、例えば、高力ボルト４１ｂを挿通させた際の高力ボルト４１ｂとの隙間Ｓ２が、前記ブレース架け渡し方向について０．１〜３．０ｍｍの範囲にすると良い。そうすれば、施工時のボルト通し作業を容易にしながらも、摺動に必要な支圧力Ｆｐを第３圧接板３１へ確実に伝達可能となる。

ちなみに、上記隙間Ｓ２を零に設定した理想状態の場合には、この摩擦ダンパー１０は、図５に示すような振動エネルギー吸収履歴特性を示す。このグラフは、ブレース架け渡し方向に所定振幅δ０で強制加振して得られるグラフであり、横軸には、ブレース架け渡し方向の相対変位δを示し、縦軸には、摩擦ダンパー１０が発生する摩擦力の総和ΣＦｆを示している。

ここで、グラフ中の摩擦力Ｆｆ０は、滑動板１５と摩擦板２５，３５との摩擦係数をμとし、圧接力をＮとした場合に下式で表される。
Ｆｆ０＝２×μ×Ｎ
なお、上式中の「２」という数値の意味は、上記の摩擦ダンパー１０が摩擦力Ｆｆ（＝μ×Ｎ）を発生する摺動面を２面有する２面摩擦の摩擦ダンパーであるからである。また、図３Ｂ中における剪断力Ｆｓ、支圧力Ｆｐ、摩擦力Ｆｆ、及び外力Ｐは、次のような釣り合い関係にあるのは言うまでもない。
Ｆｓ＝Ｆｐ＝Ｆｆ
Ｐ＝２×Ｆｆ

＝＝＝第２実施形態の摩擦ダンパー１０ａ＝＝＝
上述の第１実施形態では、図３Ａ〜図３Ｄに示すように、第１圧接板１１の表裏両面を第２圧接板２１及び第３圧接板３１で挟み込むことにより、摩擦力が生じる摺動面を２面形成した２面摩擦の摩擦ダンパー１０を例示したが、図６に示す第２実施形態の摩擦ダンパー１０ａは、摺動面を４面形成した４面摩擦の摩擦ダンパーである点で相違する。すなわち、第１圧接板１１ａが１枚追加されて２枚となり、これに伴い、第３圧接板３１ａも１枚追加されて２枚になっている。なお、ここでは、説明の都合上、追設された第１圧接板には符号１１ａを、また、追設された第３圧接板には符号３１ａを付して示しているが、それぞれに、第１実施形態の第１圧接板１１及び第３圧接板３１と全く同仕様の部材である。

図６を参照して詳細に説明すると、先ず、この第２実施形態の摩擦ダンパー１０ａにあっては、第１実施形態において第１圧接板１１がボルト止めされたブレース分断片５１のウエブ５１Ｗの片面だけでなく、その反対側の面にもフィラープレート５３を介して別途第１圧接板１１ａがボルト止めされており、また、この追設された第１圧接板１１ａを前記第１実施形態の第２圧接板２１とで挟み込むべく新たに第３圧接板３１ａが追設されている。そして、追設された第３圧接板３１ａも、第２圧接板２１の迫出しに対応して第１圧接板１１の側面外側方向に迫出しており、第３圧接板３１ａの迫出した部分に第３貫通孔３３が同仕様の正円に形成される。更に、これら第３貫通孔３３には、前記第１実施形態の第２及び第３貫通孔２３，３３に通された高力ボルト４１ｂが挿通されてその先端部のナット４１ｎにより締結されている。

よって、第２圧接板２１と、追設された第１圧接板１１ａとの間に新たに摺動面が形成され、更に、追設された第１圧接板１１ａと、追設された第３圧接板３１ａとの間にも新たに摺動面が形成され、これにより、第１実施形態の２面摩擦の摩擦ダンパー１０よりも２面だけ摺動面が増えた４面摩擦の摩擦ダンパー１０ａが達成されている。

ちなみに、この追設された第３圧接板３１ａも、第１圧接板１１ａに対して摺動するための支圧力Ｆｐを、高力ボルト４１ｂと第３貫通孔３３及び第２貫通孔２３との当接係合を介して第２圧接板２１から付与されるのは言うまでもない。

また、この第２実施形態の摩擦ダンパー１０ａは４面摩擦であることから、上述の２面摩擦の第１実施形態と同値の圧接力の作用下においても、第１実施形態の２倍の大きさの摩擦力ΣＦｆを発生させ得るので、コンパクトな割には大きな摩擦力ΣＦｆを出力可能となる。

更には、この第２実施形態の摩擦ダンパー１０ａでは、第２圧接板２１に関して線対称に第１圧接板１１と第１圧接板１１ａとが配置されているとともに、第３圧接板３１及び第３圧接板３１ａも第２圧接板２１に関して線対称に配置されている。よって、第２圧接板２１から第３圧接板３１，３１ａへと前記支圧力Ｆｐを偏り無くほぼ均等に割り振って作用させることができて、その結果、振動の減衰作用の安定化を図れる。

図７及び図８には、６面摩擦及び８面摩擦に構成した摩擦ダンパー１０ｂ，１０ｃをそれぞれ例示している。但し、これらの摩擦ダンパー１０ｂ，１０ｃの構成は、上述と同様の方法により、つまり、更に第１圧接板１１ａと第３圧接板３１ａを追設することにより得られるのは明らかであるので、その詳細な説明は省略する。なお、これら６面摩擦及び８面摩擦の摩擦ダンパー１０ｂ，１０ｃにおいても、追設された第３圧接板３１ａは、第１圧接板１１，１１ａに対して摺動するための支圧力Ｆｐを、高力ボルト４１ｂと第３貫通孔３３及び第２貫通孔２３との当接係合を介して第２圧接板２１から付与されるのは言うまでもない。

＝＝＝第３実施形態の摩擦ダンパー１０＝＝＝
図９Ａは、第３実施形態について、図３ＡのＢ−Ｂ矢視図に相当する部分を示す矢視図であり、図９Ｂ及び図９Ｃは、第３実施形態の特徴部分を示すものであって側面から見た説明図である。

上述の第１実施形態では、図３Ｄに示すように、第２貫通孔の孔径は、施工時に高力ボルト４１ｂを通すのに問題の無い範囲内で極力小さくするのが望ましいとした。これに対して、第３実施形態においては、図９Ａに示すように、第２貫通孔２３の孔径は、高力ボルト４１ｂとの間にブレース架け渡し方向に関して大きさｅの隙間Ｓ２３が形成されるように設定されている。なお、この隙間Ｓ２３の大きさｅは、柱梁架構１に風荷重が作用した際に想定されるブレース分断片５１，５２同士の間の相対移動量を考慮して決定され、例えば当該相対移動量の想定値と同値又はこれよりもやや大きめの値に設定される。

そして、このようになっていれば、地震時のような大きな外力Ｐに対してのみならず、風荷重のような小さな外力Ｐに対しても、適切な大ききの摩擦力を発生して振動を減衰できるので、少なくとも当該摩擦ダンパー１０を一つ備えていれば、地震時及び風荷重の作用下のどちらに対しても有効に柱梁架構１の振動を減衰可能となる。

詳しくは、次の通りである。先ず、図９Ｂに示す風荷重の作用下においては、その外力Ｐも小さいので、ブレース分断片５１，５２同士の相対移動量も小さくなる。また、上述したように、高力ボルト４１ｂと第２貫通孔２３との間の隙間Ｓ２３の大きさｅは、風荷重の作用下にて想定されるブレース架け渡し方向の相対移動量よりも大きく設定されている。よって、柱梁架構１が振動しても、高力ボルト４１ｂは前記隙間Ｓ２３内を相対移動するのみであって第２貫通孔２３の内周面と当接係合することは無く、もって、第２圧接板２１から高力ボルト４１ｂへとブレース架け渡し方向の力が作用することも無く、必然、当該力が、第３圧接板３１を摺動させるための支圧力Ｆｐとして、第２圧接板２１から第３圧接板３１へ伝達されることもない。その結果、第２圧接板２１のみが第１圧接板１１に対して摺動するのみで第３圧接板３１は摺動しない状態が作り出され、もって、当該相対移動量の小さい振動、つまり小さな外力Ｐによる振動に対しては、摩擦ダンパー１０は、図９Ｂに示すように小さな摩擦力（＝１×Ｆｆ）を発生することになり、これにより、摩擦ダンパー１０は、風荷重による小さな外力Ｐによる振動を、それに対応する大きさの小さな摩擦力（＝１×Ｆｆ）によって効果的に減衰することができる。

他方、地震時においては、その外力Ｐも大きいので、ブレース分断片５１，５２同士の相対移動量は、高力ボルト４１ｂと第２貫通孔２３との間の隙間Ｓ２３の大きさｅよりも大きくなり、もって、当該相対移動に伴い、図９Ｃに示すように高力ボルト４１ｂは第２貫通孔２３の内周面と当接係合することになる。すると、この当接係合による支圧力Ｆｐは高力ボルト４１ｂ内において剪断力Ｆｓの形態を経た後に、高力ボルト４１ｂの第３貫通孔３３の内周面との当接係合を通じて第２圧接板２１から第３圧接板３１へと伝達され、当該伝達された支圧力Ｆｐは第３圧接板３１を摺動させるべく作用して、これにより、第２圧接板２１と連動して第３圧接板３１も第１圧接板１１に対して摺動する。その結果、相対移動量の大きい振動、すなわち大きな外力Ｐの振動に対しては、摩擦ダンパー１０は図９Ｃに示すように大きな摩擦力（＝２×Ｆｆ）を発生することになり、これにより、摩擦ダンパー１０は、地震時の大きな外力Ｐによる振動を、それに対応する大きさの大きな摩擦力（＝２×Ｆｆ）によって効果的に減衰することができる。ちなみに、図９Ｃ中における剪断力Ｆｓ、支圧力Ｆｐ、摩擦力Ｆｆ、及び外力Ｐは、次のような釣り合い関係にある。
Ｆｓ＝Ｆｐ＝Ｆｆ
Ｐ＝２×Ｆｆ

図１０は、この摩擦ダンパー１０の振動エネルギー吸収履歴特性を示すグラフである。このグラフは、ブレース架け渡し方向に所定の振幅δ１又は振幅δ２で強制加振して得られるグラフであり、横軸には、ブレース架け渡し方向の相対変位δを示し、縦軸には、摩擦ダンパー１０が発生する摩擦力の総和ΣＦｆを示している。なお、振幅δ１は地震時の想定振幅量であり、振幅δ２は風荷重作用下の想定振幅量である。

図１０中、四角形ＡＢＣＤで示す風荷重の作用下においては、上述したように摩擦ダンパー１０の第２圧接板２１のみが摺動して第３圧接板３１は摺動しないので、摺動面は１面となる。よって、滑動板１５と摩擦板２５との摩擦係数をμ０とし、圧接力をＮとすると、この時に摩擦ダンパー１０が発生する摩擦力の総和ΣＦｆは下式ａで表される。
ΣＦｆ＝１×Ｆｆ
＝１×μ０×Ｎ ・・・（式ａ）

他方、地震時には、第２圧接板２１だけでなく第３圧接板３１も摺動するので、摺動面は２面となる。よって、その場合に摩擦ダンパー１０が発生する摩擦力の総和ΣＦｆは、図１０中の多角形ＥＦＧＨＩＪＫＬにおいて線分ＨＩ及び線分ＬＥで示すように、風荷重作用下の場合の２倍の大きさになり、つまり下式ｂのように表される。
ΣＦｆ＝２×Ｆｆ
＝２×μ０×Ｎ ・・・（式ｂ）

なお、図１０に示すように、多角形ＥＦＧＨＩＪＫＬにおける相対移動方向の折り返し位置Ｆ又はＪを起点としてそこから大きさｅの範囲ＦＧ，ＪＫにおいては、発生する摩擦力の総和ΣＦｆが、上式ｂではなくて上式ａで与えられる大きさに小さくなっているが、この理由は、当該範囲ＦＧ，ＪＫでは、前記隙間Ｓ２３の作用に基づき第１圧接板１１に対して第３圧接板３１が摺動しない状態となるからである。

ところで、上述では、第２圧接板２１の摩擦板２５と第３圧接板３１の摩擦板３５とは互いに同素材の前提、つまり第１圧接板１１の滑動板１５との間の摩擦係数は互いに同じμ０である前提で説明したが、その場合には、上述のように風荷重作用下の摩擦力の総和ΣＦｆ（＝１×Ｆｆ）は、地震時の摩擦力の総和ΣＦｆ（＝２×Ｆｆ）の二分の１の大きさになるという制約条件が生じてしまい、摩擦ダンパー１０を設計し難くなる。

この点につき、これら摩擦板２５及び摩擦板３５の素材を互いに異ならせれば、第１圧接板１１に対する第２圧接板２１の摺動時の摩擦係数と、第３圧接板３１の摺動時の摩擦係数とを互いに異ならせることができて、その結果、上記の制約条件の解消を図れ、摩擦ダンパー１０を設計し易くなる。

なお、以上において、第３の実施形態は、第１実施形態の変形として説明したが、第２実施形態の変形としても実施できるのは明らかであるので、その詳細な説明は省略する。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。

上述の実施形態では、摩擦ダンパー１０を柱梁架構１のブレース５のウエブに組み込んでいたが、何等これに限るものではなく、ブレース５のフランジに組み込んでも良く、更には、柱梁架構１のブレース５以外の部位（例えば、間柱、間仕切り壁など）に組み込んでも良い。つまり、建物の柱梁架構１の振動時に、互いに相対移動する一対の部材であれば、それらの間に設置することができる。

上述の実施形態では、高力ボルト４１ｂを第２圧接板２１及び第３圧接板３１の両側に１本ずつ計２本だけ備えた構成を例示したが、何等これに限るものではない。すなわち、前記圧接力を付与するための高力ボルト４１ｂのみを介して、第２圧接板２１から第３圧接板３１へと第３圧接板３１を摺動させるための支圧力Ｆｐが伝達されるのであれば、当該高力ボルト４１ｂの設置本数を両側にそれぞれ複数本にしても良い。その場合の設置例としては、ブレース架け渡し方向に沿って複数本並べることや、ブレース架け渡し方向及び板厚方向の両者と直交する板幅方向に沿って複数本並べること等が挙げられる。さらに、両側に配置される高力ボルト４１ｂの本数は非対称であってもよく、例えば片側に１本だけであってもよい。

上述の実施形態では、摩擦板２５，３５の素材について詳説していなかったが、ステンレス板等の滑動板１５との間で適度な摩擦力を発生するものであれば適用可能である。例えば、滑動板１５がステンレス板の場合には、摩擦板２５，３５は、熱硬化性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等の繊維材料と、カシューダスト、鉛などの摩擦調整材と、硫酸バリューム等の充填剤とから主に構成される摩擦材料で形成される。なお、摩擦板２５，３５には、上述の摩擦材料を単独で用いても良いし、摩擦材料に鋼板等を裏打ちして強度を高めたものを用いてもよい。

上述の実施形態では、２面、４面、６面、及び８面摩擦の摩擦ダンパー１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃを例示したが、摺動面数は何等これに限るものではなく、２×ｎ面摩擦（ｎは５以上の整数）に構成しても良いのは言うまでもない。

上述の実施形態では、第１圧接板１１に滑動板１５の一例としてのステンレス板を設け、第２圧接板２１及び第３圧接板３１に摩擦板２５及び摩擦板３５を設けたが、何等これに限るものではなく、この配置関係を逆にしても良い。

上述の実施形態では、皿ばね４３を、高力ボルト４１ｂの頭部と第２圧接板２１との間、及びナット４１ｎと第３圧接板３１との間の両方にそれぞれ介挿したが、いずれか一方にのみ設置しても良い。

柱梁架構１のブレース５に組み込まれた摩擦ダンパー１０ｄの説明図である。 図１中の摩擦ダンパー１０ｄの側面図である。 第１実施形態の摩擦ダンパー１０の上面図である。 摩擦ダンパー１０の側面図である。 図３ＡのＡ−Ａ矢視図である。 図３ＡのＢ−Ｂ矢視図である。 ガイド部材１７を設けた場合の図３ＡのＡ−Ａ矢視図である。 図３Ｂ中のＸ−Ｘ矢視図である。 図３Ｂ中のＹ−Ｙ矢視図である。 図３Ｂ中のＺ−Ｚ矢視図である。 この摩擦ダンパー１０の振動エネルギー吸収履歴特性である。 第２実施形態の摩擦ダンパー１０ａの説明図である。 他の実施形態として６面摩擦に構成した摩擦ダンパー１０ｂの説明図である。 他の実施形態として８面摩擦に構成した摩擦ダンパー１０ｃの説明図である。 第３実施形態について、図３ＡのＢ−Ｂ矢視図に相当する部分を示す矢視図である。 第３実施形態の特徴部分を示す側面から見た説明図である。 第３実施形態の特徴部分を示す側面から見た説明図である。 摩擦ダンパー１０の振動エネルギー吸収履歴特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 柱梁架構、５ ブレース、
１０ 摩擦ダンパー、１０ａ 摩擦ダンパー、１０ｂ 摩擦ダンパー、
１０ｃ 摩擦ダンパー、１０ｄ 摩擦ダンパー、
１１ 第１圧接板、１１ａ 第１圧接板、１３ 第１貫通孔、１５ 滑動板、
２１ 第２圧接板、２３ 第２貫通孔、２５ 摩擦板、
３１ 第３圧接板、３１ａ 第３圧接板、３３ 第３貫通孔、３５ 摩擦板、
４１ｂ 高力ボルト（ボルト部材）、４１ｎ ナット、
４３ 皿ばね、４５ ワッシャ、
５１ 一方のブレース分断片、５１Ｗ ウエブ、
５２ 他方のブレース分断片、５２Ｗ ウエブ、
５３ フィラープレート、５５ 締結部、
Ｆｆ 摩擦力、Ｆｓ 剪断力、Ｐ 外力、Ｆｐ 支圧力、
Ｓ１ 間隔、Ｓ２ 隙間

Claims (6)

1. 建物架構において所定方向に相対移動する一対の部材の間に配置されて、前記相対移動に伴って摺動する圧接板同士の摩擦力により、前記相対移動を抑制する摩擦ダンパーであって、
   前記一対の部材のうちの一方の部材側に設けられる第１圧接板と、
   前記一対の部材のうちの他方の部材側に設けられる第２圧接板と、
   前記第２圧接板とによって前記第１圧接板を両面から所定の圧接力で挟み込む第３圧接板と、
   前記圧接力を付与すべく、前記第１圧接板の側面の外側において、前記第２圧接板の第２貫通孔及び前記第３圧接板の第３貫通孔を挿通して設けられるボルト部材と、を有し、
   前記第１圧接板に対する前記第２圧接板の前記所定方向の摺動に連動して前記第３圧接板が前記第１圧接板に対して前記所定方向に摺動するように、当該摺動させるための力が、前記ボルト部材の前記第２貫通孔及び前記第３貫通孔との係合を介して前記第２圧接板から前記第３圧接板へと伝達され、
   前記ボルト部材と前記第２貫通孔との間には、前記所定方向に関して隙間が形成されており、
   前記所定方向に関する前記ボルト部材との間の隙間の大きさは、前記第２貫通孔よりも前記第３貫通孔の方が小さく、
   前記第３貫通孔の前記隙間の大きさは、０．１〜３．０ｍｍの範囲の任意値であることを特徴とする摩擦ダンパー。
2. 請求項１に記載の摩擦ダンパーであって、
   前記第１圧接板の前記両面には滑動板又は摩擦板が固着され、
   前記第２圧接板及び前記第３圧接板において、前記第１圧接板の滑動板と対向する面には摩擦板が固着される一方、前記第１圧接板の摩擦板と対向する面には滑動板が固着され、
   前記滑動板と前記摩擦板との摺動によって前記摩擦力が発生することを特徴とする摩擦ダンパー。
3. 請求項１又は２に記載の摩擦ダンパーであって、
   前記ボルト部材の先端部に螺着されて、前記ボルト部材の頭部とによって、前記第１圧接板、前記第２圧接板、前記第３圧接板に前記圧接力を付与するナットを有し、
   前記頭部と該頭部に隣接する圧接板との間、及び前記ナットと該ナットに隣接する圧接板との間の少なくとも一方には、皿ばねが介挿されており、
   前記皿ばねの弾発力が前記圧接力として前記第１圧接板、前記第２圧接板、前記第３圧接板に付与されることを特徴とする摩擦ダンパー。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
   前記第１圧接板の面のうち前記第２圧接板及び前記第３圧接板とは対向しない側面に接するように、前記第２圧接板と前記第３圧接板の少なくとも何れか一方に連結されたガイド部材を備えることを特徴とする摩擦ダンパー。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
   前記第２貫通孔及び前記第３貫通孔と、前記ボルト部材との間の隙間の大きさは、それぞれ０．１〜３．０ｍｍの範囲の任意値であることを特徴とする摩擦ダンパー。
6. 請求項５に記載の摩擦ダンパーであって、
   前記第１圧接板に対する摺動時の摩擦係数が、前記第２圧接板と前記第３圧接板とで互いに異なっていることを特徴とする摩擦ダンパー。

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