JPH01318628A

JPH01318628A - 摩擦ダンパー

Info

Publication number: JPH01318628A
Application number: JP15138688A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamahara; 山原　浩
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1989-12-25
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JP2662621B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

「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。

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。

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。

「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。

「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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

−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
。

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。

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。

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。

「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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims

【特許請求の範囲】

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
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。