摩擦ダンパー及びその設置方法並びにそれを用いた集合柱
【課題】 摩擦板で摩擦を生じさせるための締付け力、緊張力といった引張力の導入作業を効率よく行う。
【解決手段】本発明に係る摩擦ダンパー１は、両面摩擦板２の各面３，７に該両面摩擦板が挟み込まれるようにして摩擦板４と摩擦板６とをそれぞれ摺動自在に配置し、両面摩擦板２に形成された長孔２５にロッド２１を挿通して該ロッドで摩擦板４と摩擦板６とを互いに引き寄せるとともに、摩擦板４が収容されるように両面摩擦板２の一方の面３にボックス体５を取り付け、両面摩擦板２の一方の面３のうち、ボックス体５で覆われた領域を除く周縁領域８を、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材に固着するとともに、摩擦板６に連結された荷重伝達部材１７を他方のコンクリート部材に固着してなる。
【解決手段】本発明に係る摩擦ダンパー１は、両面摩擦板２の各面３，７に該両面摩擦板が挟み込まれるようにして摩擦板４と摩擦板６とをそれぞれ摺動自在に配置し、両面摩擦板２に形成された長孔２５にロッド２１を挿通して該ロッドで摩擦板４と摩擦板６とを互いに引き寄せるとともに、摩擦板４が収容されるように両面摩擦板２の一方の面３にボックス体５を取り付け、両面摩擦板２の一方の面３のうち、ボックス体５で覆われた領域を除く周縁領域８を、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材に固着するとともに、摩擦板６に連結された荷重伝達部材１７を他方のコンクリート部材に固着してなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として鉄筋コンクリート構造の構造物を制振する際に用いられる摩擦ダンパー及びその設置方法並びにそれを用いた集合柱に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震動による構造物の揺れを抑制する制振技術としては、摩擦ダンパーや粘弾性ダンパーを層間に設置する方式や、構造物と同じ固有周期で揺れる質量体を構造物頂部に設置するＴＭＤ方式など、さまざまなものが知られているが、このような制振技術の一つとして、柱の曲げ変形を利用した集合柱が提案されている。
【０００３】
集合柱は、複数の柱部材を、該柱部材のうち、隣り合う柱部材同士が摩擦板を介して当接され該摩擦板に法線方向の押付け力が作用するように抱き合わせてなるものであって、水平地震力を受けたとき、各柱部材に曲げ変形が生じるとともに、該曲げ変形が柱部材間の鉛直相対変位となり、該鉛直相対変位の分だけ、摩擦板が摺動して振動エネルギーを吸収するようになっており、層間設置型のダンパーと同様、地震動による構造物の揺れを収束させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2008-25113号公報
【特許文献２】国際公開第2006-090723号パンフレット
【特許文献３】特開平9-158359号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、摩擦板で摩擦を生じさせるには、上述したように摩擦板の摺動面に法線方向の押付け力を作用させる必要があり、具体的には、例えば集合柱を構築した後、ＰＣ鋼棒を水平に貫通配置して緊張力を導入する方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、例えば高架橋の下部構造の一部として集合柱を用いる場合、上述した方法では、頂部近傍での緊張力導入作業が高所作業となり、そのための機材を荷揚げしなければならないことはもちろん、コンクリート強度が発現するまで作業を待たねばならないため、施工に手間と時間を要する。
【０００７】
そのため、集合柱を構築するにあたり、摺動面への押付け力をいかにして発生させるか、そしてそのための緊張力導入作業をいかにして行うか、具体的な手段の開発が急務となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、摩擦板で摩擦を生じさせるための締付け力や緊張力といった引張力の導入作業を効率よく行うことが可能な摩擦ダンパー及びその設置方法並びにそれを用いた集合柱を提供することを目的とする。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る摩擦ダンパーは請求項１に記載したように、両面摩擦板と、該両面摩擦板の一方の面に摺動自在に配置される第１の摩擦板と、該第１の摩擦板が収容されるように前記両面摩擦板の一方の面に取り付けられるボックス体と、前記両面摩擦板の他方の面に摺動自在にかつ前記第１の摩擦板との間で前記両面摩擦板が挟み込まれるように配置される第２の摩擦板と、前記両面摩擦板に形成された長孔に挿通され前記第１の摩擦板と前記第２の摩擦板とを互いに引寄せ可能な引張材とを備え、前記両面摩擦板の一方の面のうち、前記ボックス体で覆われた領域を除く周縁領域を、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材に固着できるように構成するとともに、前記第２の摩擦板、該摩擦板からの前記引張材の突出部分又は該摩擦板に連結された荷重伝達部材を前記他方のコンクリート部材に固着できるように構成したものである。
【００１０】
また、本発明に係る摩擦ダンパーは、前記引張材を前記長孔に挿通されるロッドで構成するとともに該ロッドが挿通されるロッド挿通孔を前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板に形成し、前記ロッドの各端に螺合される一対の定着ナットを備えるとともに、該一対の定着ナットのうち、前記第１の摩擦板側に配置される定着ナットが前記ボックス体に収容されるように該ボックス体を構成したものである。
【００１１】
また、本発明に係る摩擦ダンパーは、前記荷重伝達部材を、前記第２の摩擦板が嵌め込まれる嵌着凹部が一方の面に形成されるとともに該嵌着凹部の底部に前記ロッドが挿通されるロッド挿通孔が形成された固定板と該固定板の他方の面に突設された定着部とで構成し、前記固定板のロッド挿通孔に前記ロッドが挿通された状態で該ロッドの先端から前記定着ナットを螺合するように構成するとともに、前記定着部をコンクリートに埋設するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明に係る摩擦ダンパーは、前記両面摩擦板の一方の面のうち、前記周縁領域に定着部を突設するとともに、該定着部をコンクリートに埋設するようにしたものである。
【００１３】
また、本発明に係る摩擦ダンパーの設置方法は請求項５に記載したように、両面摩擦板の一方の面に第１の摩擦板を摺動自在に配置するとともに該両面摩擦板の他方の面に前記第１の摩擦板との間で前記両面摩擦板が挟み込まれるように第２の摩擦板を摺動自在に配置し、
前記両面摩擦板に形成された長孔と前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板にそれぞれ形成されたロッド挿通孔にロッドを挿通し、
該ロッドにプレストレスを導入するとともにその各端に定着ナットをそれぞれ螺合することで前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板をそれらの間に前記両面摩擦板が挟み込まれた状態で互いに引き寄せ、
前記定着ナットのうち、前記第１の摩擦板側に配置された定着ナットと該第１の摩擦板とが収容されるように前記両面摩擦板の一方の面にボックス体を取り付け、
前記両面摩擦板の一方の面のうち、前記ボックス体で覆われた領域を除く周縁領域と該ボックス体の外面がコンクリートに当接するようにコンクリート打設を行うことで、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材を構築し、
前記一方のコンクリート部材を構築する工程と同時に又は相前後して、前記定着ナットのうち、前記第２の摩擦板側に配置された定着ナット及び該定着ナットから突出する前記ロッドの端部がコンクリートに埋設されるようにコンクリート打設を行うことで、他方のコンクリート部材を構築するものである。
【００１４】
また、本発明に係る摩擦ダンパーの設置方法は、前記引寄せ操作の前に、嵌着凹部が一方の面に形成された固定板と該固定板の他方の面に突設された定着部とで構成されてなる荷重伝達部材を、前記嵌着凹部に前記第２の摩擦板が嵌め込まれるように該第２の摩擦板に配置し、しかる後、前記嵌着凹部の底部に形成されたロッド挿通孔に前記ロッドを挿通して該ロッドの先端から前記定着ナットを螺合し、
前記他方のコンクリート部材を構築する工程において、前記定着部がコンクリートに埋設されるようにコンクリート打設を行うものである。
【００１５】
また、本発明に係る集合柱は請求項７に記載したように、複数の集合柱部材をそれらの材軸が互いに平行になるようにかつ集合状態で立設されてなる集合柱において、
前記複数の集合柱部材のうち、隣り合う集合柱部材の一方が前記一方のコンクリート部材、他方が前記他方のコンクリート部材となるように、請求項１乃至請求項４のいずれか一記載の摩擦ダンパーを配置したものである。
【００１６】
本発明に係る摩擦ダンパー及びその設置方法においては、両面摩擦板の各面に該両面摩擦板が挟み込まれるようにして第１の摩擦板と第２の摩擦板とをそれぞれ摺動自在に配置し、両面摩擦板に形成された長孔に引張材を挿通して該引張材で第１の摩擦板と第２の摩擦板とを互いに引き寄せるとともに、第１の摩擦板が収容されるように両面摩擦板の一方の面にボックス体を取り付け、しかる後、両面摩擦板の一方の面のうち、ボックス体で覆われた領域を除く周縁領域を、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材に固着するとともに、第２の摩擦板、該摩擦板からの引張材の突出部分又は該摩擦板に連結された荷重伝達部材を他方のコンクリート部材に固着する。
【００１７】
このようにすると、互いに対向するコンクリート部材に生じた相対変位は、一方のコンクリート部材を介して両面摩擦板に、他方のコンクリート部材を介して第２の摩擦板にそれぞれ入力されるが、第１の摩擦板と第２の摩擦板とは、引張材によって互いに引き寄せられているので、第１の摩擦板は第２の摩擦板と一体的に挙動するとともに、両面摩擦板の一方の面と第１の摩擦板、及び両面摩擦板の他方の面と第２の摩擦板との間には、上述した引張材による引寄せにより、それぞれ法線方向の押付け力が作用する。
【００１８】
一方、引張材は両面摩擦板に形成された長孔に挿通され、両面摩擦板と第１の摩擦板近傍の空間は、ボックス体によってコンクリートの浸入が防止されるため、第１の摩擦板及び第２の摩擦板と両面摩擦板とは、押付け力に抵抗しながら長孔の長軸方向に沿った長さを限度として相対移動が許容される。
【００１９】
そのため、第１の摩擦板及び第２の摩擦板は、上述した相対変位の発生に応答して一体的に動きながら、両面摺動板に対してはそれぞれが該両面摩擦板の各面と摺動し、かくして両面摩擦板の両側で摩擦が発生することとなり、一方のコンクリート部材と他方のコンクリート部材の相対変位、ひいてはそれらの部材を含む構造物全体の振動がすみやかに収束する。
【００２０】
そして、引張材による第１の摩擦板と第２の摩擦板との引寄せ操作により、摩擦発生に必要な法線方向の押付け力は、一方のコンクリート部材や他方のコンクリート部材を構築する前に予め、第１の摩擦板と両面摩擦板の一方の面、及び第２の摩擦板と両面摩擦板の他方の面に、例えば工場においてそれぞれ作用させることができる。
【００２１】
そのため、他の建築工事と錯綜する形で締付けや緊張といった引張作業を現場で行う必要がなくなり、施工全体の効率が大幅に向上する。
【００２２】
また、両面摩擦板の各面で摩擦を発生させることができるため、片面摩擦板と比べると摩擦エネルギー量が２倍となり、かくして摩擦ダンパーの設置個数を半分に低減することができるとともに、制振コストの低減はもちろんのこと、建築工事との干渉も少なくなるため、構造物を構築するための全体工期も大幅に短縮することが可能となる。
【００２３】
両面摩擦板、第１の摩擦板及び第２の摩擦板は、それらの摺動面で摩擦が生じるように適宜構成すればよく、例えばそれぞれステンレス板で構成することが可能である。
【００２４】
ボックス体は、第１の摩擦板が両面摩擦板の一方の面に対して摺動できるよう、コンクリート打設の際、該ボックス体と両面摩擦板の一方の面とで囲まれた内部空間にコンクリートが浸入するのを防止することができる限り、その構成は任意であって、例えば直方体状のボックス体で構成することができる。ここで、ボックス体は、両面摩擦板の一方の面のうち、該ボックス体で覆われた領域を除く周縁領域が、一方のコンクリート部材への固着のために利用できるよう、両面摩擦板よりも小さく構成しておく。
【００２５】
引張材は、導入された緊張力（プレストレス）や締付け力で第１の摩擦板と両面摩擦板の一方の面、及び第２の摩擦板と両面摩擦板の他方の面との間にそれぞれ法線方向の押付け力を作用させることができるのであればその構成は任意であって、例えば、第１の摩擦板の裏面に一端が固定されたロッドを両面摩擦板の長孔及び第２の摩擦板に形成されたロッド挿通孔に挿通してその他端にナットを螺合する構成、高力ボルトを第１の摩擦板のロッド挿通孔、両面摩擦板の長孔及び第２の摩擦板に形成されたロッド挿通孔に順次挿通してその他端にナットを螺合する構成、ＰＣ鋼棒等のロッドを第１の摩擦板のロッド挿通孔、両面摩擦板の長孔及び第２の摩擦板に形成されたロッド挿通孔に順次挿通してその各端にナットをそれぞれ螺合する構成が考えられ、必要な押付け力の大きさに応じて、高力ボルトによる締付け、ＰＣ鋼棒によるプレストレス導入などを適宜選択すればよい。
【００２６】
なお、第１の摩擦板側にナットが配置され、あるいはボルトの頭部が位置する場合には、それらがボックス体に収容されるように該ボックス体を構成しておく。
【００２７】
各コンクリート部材への固着構成は任意であり、例えば両面摩擦板の周縁領域にスタッド等の定着部を突設するとともに、該定着部をコンクリートに埋設することで、一方のコンクリート部材への固着を行うようにすればよい。
【００２８】
また、他方のコンクリート部材への固着については、例えば第２の摩擦板の背面にスタッド等の定着部を突設して該定着部をコンクリートに埋設する構成が可能であるが、前記引張材を前記長孔に挿通されるロッドで構成するとともに該ロッドが挿通されるロッド挿通孔を前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板に形成し、前記ロッドの各端に螺合される一対の定着ナットを備えた場合において、第２の摩擦板が嵌め込まれる嵌着凹部が一方の面に形成されるとともに該嵌着凹部の底部にロッドが挿通されるロッド挿通孔が形成された固定板と該固定板の他方の面に突設された定着部とからなる荷重伝達部材を別途備えるようにし、固定板のロッド挿通孔にロッドが挿通された状態で該ロッドの先端から定着ナットを螺合するように構成するとともに、定着部をコンクリートに埋設するようにしたならば、コンクリートへの定着に必要な構造と摩擦に必要な構造とを分離しつつ、第２の摩擦板と他方のコンクリート部材との固着強度を高めることが可能となる。
【００２９】
本発明に係る摩擦ダンパー及びその設置方法は、地震動や風によって構造物に揺れが生じ、その揺れによって、構造物内で対向する一対のコンクリート部材が相対変位を生じる状況であれば、どのような構造物にも適用することが可能であり、例えば、所定階の梁に立設された壁や柱を一方のコンクリート部材としてそれらの頂部に両面摩擦板を固着するとともに、該頂部に対向する上層階の梁を他方のコンクリート部材としてそれらの下面に第２の摩擦板を固着して構成することができる。
【００３０】
ここで、複数の集合柱部材をそれらの材軸が互いに平行になるようにかつ集合状態で立設されてなる集合柱において、前記複数の集合柱部材のうち、隣り合う集合柱部材の一方が前記一方のコンクリート部材、他方が前記他方のコンクリート部材となるように、本発明の摩擦ダンパーを配置したならば、締付けやプレストレス導入といった引張作業を他の建築工事と錯綜する形で現場で行う必要がなくなることに加え、引張力導入作業を高所で行う必要もなくなり、施工安全性を確保しつつ、施工能率をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態に係る摩擦ダンパーの組立斜視図。
【図２】本実施形態に係る摩擦ダンパーを設置状態で示した鉛直断面図。
【図３】本実施形態に係る摩擦ダンパーの作用を示した説明図。
【図４】変形例に係る摩擦ダンパーの設置状態を示した鉛直断面図。
【図５】本実施形態に係る摩擦ダンパー１を高架橋の下部構造を構成する集合柱５１に適用した様子を示した正面図。
【図６】集合柱５１への設置状況を示した詳細鉛直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る摩擦ダンパー及びその設置方法並びにそれを用いた集合柱の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
図１は、本実施形態に係る摩擦ダンパーを示した組立斜視図、図２は、本実施形態に係る摩擦ダンパーを設置状態で示した鉛直断面図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る摩擦ダンパー１は、両面摩擦板２と、該両面摩擦板の一方の面３に摺動自在に配置される第１の摩擦板としての摩擦板４と、該摩擦板が収容されるように両面摩擦板２の一方の面３に取り付けられるボックス体５と、両面摩擦板２の他方の面７に摺動自在にかつ摩擦板４との間で両面摩擦板２が挟み込まれるように配置される第２の摩擦板としての摩擦板６とを備える。
【００３４】
両面摩擦板２は、ステンレス板からなり、例えば２４０ｍｍ×２００ｍｍ×１２ｍｍ程度の大きさに形成してある。
【００３５】
ボックス体５は、幅が１１０ｍｍ、長さが１７０ｍｍ程度の大きさで、短手側の開口縁部には外方に延びるフランジ１１をそれぞれ延設してあり、該フランジに形成されたボルト孔１２にボルト１３を挿通した上、該ボルトを、両面摩擦板２の短手側に３ヶ所ずつ、計６ヶ所穿設されたボルト穴１０にねじ込むことで、両面摩擦板２に取り付けることができるようになっている。
【００３６】
両面摩擦板２の一方の面３には、ボックス体５で覆われる領域を除く周縁領域８に定着部としてのボルト９を長手側に３本ずつ、計６本突設してあり、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材３１にボルト９を埋設することで、両面摩擦板２を一方のコンクリート部材３１に固着できるようになっている。
【００３７】
摩擦板４及び摩擦板６は、１００ｍｍ×１００ｍｍ程度の大きさのステンレス板で構成してあり、摩擦板４は１２ｍｍ程度の厚みであるが、摩擦板６は、２２ｍｍ程度の厚みに構成してある。
【００３８】
ここで、摩擦ダンパー１は、嵌着凹部１４が一方の面に形成された固定板１５と、該固定板の他方の面に突設された定着部としてのスタッドジベル１６とからなる荷重伝達部材１７を備えており、嵌着凹部１４に摩擦板６を嵌め込むことで該摩擦板との一体化を図ることができるとともに、互いに対向するコンクリート部材のうち、他方のコンクリート部材３２にスタッドジベル１６を埋設することで、摩擦板６を他方のコンクリート部材３２に固着できるようになっている。
【００３９】
嵌着凹部１４は、それに嵌め込まれた摩擦板６が固定板１５から突出するようにその深さを例えば１２ｍｍ程度に設定しておく。
【００４０】
摩擦ダンパー１はさらに、ＰＣ鋼棒で構成された引張材としてのロッド２１を備えるとともに、両面摩擦板２にはその中央に長孔２５を、摩擦板４及び摩擦板６にはそれらの中央にロッド挿通孔２６，２６を、荷重伝達部材１７の嵌着凹部１４にはロッド挿通孔２７をそれぞれ形成してあり、ロッド２１を摩擦板４に形成されたロッド挿通孔２６、両面摩擦板２に形成された長孔２５、摩擦板６に形成されたロッド挿通孔２６、荷重伝達部材１７の嵌着凹部１４の底部に形成されたロッド挿通孔２７に順次挿通した上、その各端にワッシャー２２を通してその上から定着ナット２３を螺合することで、該ロッドに導入されたプレストレスで摩擦板４及び摩擦板６をそれらの間に両面摩擦板２が挟み込まれた状態で互いに引き寄せることができるようになっている。
【００４１】
上述したボックス体５は、コンクリート打設の際、該ボックス体と両面摩擦板２の一方の面３とで囲まれた内部空間にコンクリートが浸入するのを防止するとともに、摩擦板４が両面摩擦板２の一方の面３に対して摺動できるよう、摩擦板４、ワッシャー２２、定着ナット２３及び該定着ナットからのロッド２１の突出分の大きさや寸法を適宜考慮しつつ、その仕様を適宜決定し、ボックス体５の開口縁部と両面摩擦板２の一方の面３との間に隙間が生じないよう、必要に応じて止水処理を施すのがよい。
【００４２】
本実施形態に係る摩擦ダンパー１を設置するには、まず、両面摩擦板２の一方の面３に摩擦板４を摺動自在に配置するとともに、荷重伝達部材１７の固定板１５に形成された嵌着凹部１４に摩擦板６を嵌め込んだ上、両面摩擦板２が摩擦板４及び摩擦板６の間に挟み込まれるように、摩擦板６を両面摩擦板２の他方の面７に摺動自在に配置する。
【００４３】
次に、ロッド２１を摩擦板４に形成されたロッド挿通孔２６、両面摩擦板２に形成された長孔２５、摩擦板６に形成されたロッド挿通孔２６、荷重伝達部材１７の嵌着凹部１４の底部に形成されたロッド挿通孔２７に順次挿通した上、その各端にワッシャー２２及び定着ナット２３を通し、ロッド２１にプレストレスを導入した後、定着ナット２３をねじ込むことにより、摩擦板４及び摩擦板６をそれらの間に両面摩擦板２が挟み込まれた状態で互いに引き寄せる。
【００４４】
ロッド２１に導入すべきプレストレスは、摩擦板４及び摩擦板６の引寄せ操作により、摩擦板４と両面摩擦板２の一方の面３、及び摩擦板６と両面摩擦板２の他方の面７との間に所望の押付け力が作用するよう、その大きさを適宜定める。
【００４５】
次に、ボックス体５のフランジ１１に形成されたボルト孔１２にボルト１３を挿通した上、該ボルトを、両面摩擦板２に穿設されたボルト穴１０にねじ込むことで、ボックス体５を両面摩擦板２に取り付ける。
【００４６】
以上の作業を例えば工場で行った後、制振の対象となる構造物の建築現場に摩擦ダンパー１を搬入し、両面摩擦板２の一方の面３のうち、ボックス体５で覆われた領域を除く周縁領域８と該ボックス体の外面がコンクリートに当接するように、かつ周縁領域８に突設された定着部９がコンクリートに埋設されるようにコンクリート打設を行うことで、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材３１を構築する。
【００４７】
次に、一方のコンクリート部材３１を構築する工程と同時に又は相前後して、摩擦板６側に配置された定着ナット２３、該定着ナットから突出するロッド２１の端部及び荷重伝達部材１７のスタッドジベル１６がコンクリートに埋設されるようにコンクリート打設を行うことで、他方のコンクリート部材３２を構築する。
【００４８】
本実施形態に係る摩擦ダンパー１及びその設置方法においては、互いに対向するコンクリート部材３１，３２間に図３に示した相対変位が生じたとき、該相対変位は、一方のコンクリート部材３１を介して両面摩擦板２に、他方のコンクリート部材３２を介して摩擦板６にそれぞれ入力されるが、摩擦板４と摩擦板６とは、ロッド２１によって互いに引き寄せられているので、摩擦板４は摩擦板６と一体的に挙動するとともに、両面摩擦板２の一方の面３と摩擦板４、及び両面摩擦板２の他方の面７と摩擦板６との間には、上述したロッド２１による引寄せにより、それぞれ法線方向の押付け力が作用する。
【００４９】
一方、ロッド２１は両面摩擦板２に形成された長孔２５に挿通されるとともに、両面摩擦板２と摩擦板４近傍の空間は、ボックス体５によってコンクリートの浸入が防止されるので、摩擦板４及び摩擦板６と両面摩擦板２とは、押付け力に抵抗しながら長孔２５の長軸方向に沿った長さを限度として図３に示した相対移動が許容される。
【００５０】
そのため、摩擦板４及び摩擦板６は、上述した相対変位の発生に応答して一体的に動きながら、両面摺動板２に対してはそれぞれが該両面摩擦板の各面と摺動する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態に係る摩擦ダンパー１及びその設置方法によれば、摩擦板４，６は、コンクリート部材３１，３２の相対変位の発生に応答して一体的に動きながら、両面摺動板２に対しては、それぞれが該両面摩擦板の各面と摺動して摩擦を発生させる。
【００５２】
そのため、コンクリート部材３１，３２の相対変位、ひいてはそれらの部材を含む構造物全体の振動がすみやかに収束する。
【００５３】
そして、ロッド２１へのプレストレス導入による摩擦板４と摩擦板６との引寄せ操作により、摩擦発生に必要な法線方向の押付け力は、コンクリート部材３１，３２を構築する前に摩擦板４と両面摩擦板２の一方の面３、及び摩擦板６と両面摩擦板２の他方の面７に例えば工場において予め作用させておくことができる。
【００５４】
そのため、他の建築工事と錯綜する形で緊張作業を現場で行う必要がなくなり、施工全体の効率が大幅に向上する。
【００５５】
また、両面摩擦板２の各面で摩擦を発生させることができるため、同一面積あたりの摩擦エネルギー量は２倍となり、かくして摩擦ダンパー１の設置個数を半分に低減することができるとともに、制振コストの低減はもちろんのこと、建築工事との干渉も少なくなるため、構造物を構築するための全体工期も大幅に短縮することが可能となる。
【００５６】
また、本実施形態に係る摩擦ダンパー１によれば、荷重伝達部材１７の固定板１５に形成された嵌着凹部１４に摩擦板６を嵌め込むようにしたので、コンクリートへの定着に必要な構造と摩擦に必要な構造とを分離しつつ、摩擦板６と他方のコンクリート部材３２との固着強度を高めることが可能となる。
【００５７】
本実施形態では、荷重伝達部材１７を介して摩擦板６を他方のコンクリート部材３２に固着するように構成したが、これに代えて図４に示すように、スタッドジベル１６が背面に突設された摩擦板６′を第２の摩擦板とし、該摩擦板６′を正面で両面摩擦板２の他方の面７に摺動自在に当接するとともに、背面側でワッシャー２２の上から定着ナット２３を螺合させるようにし、スタッドジベル１６をコンクリートに埋設するようにしてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、摩擦ダンパー１が適用可能な構造物について特に言及しなかったが、例えば高架橋の下部構造を構成する集合柱に適用することが可能である。
【００５９】
図５に示した集合柱５１は、中央柱部材５３ａ及びその両側に位置する側方柱部材５３ｂ，５３ｂをそれらの材軸が互いに平行になるようにかつ集合状態で地盤５５に埋設されたフーチング５６に立設してあるとともに、上部構造物である高架橋の上部工５８に中央柱部材５３ａをピン接合するとともに、側方柱部材５３ｂ，５３ｂを上部工５８に非接合としてある。
【００６０】
ここで、中央柱部材５３ａと側方柱部材５３ｂとの間には摩擦ダンパー１を鉛直方向に沿って５段に配置してあり、図６に示すように、側方柱部材５３ｂを一方のコンクリート部材、中央柱部材５３ａを他方のコンクリート部材としてある。
【００６１】
このようにすると、地震の際、中央柱部材５３ａ及び側方柱部材５３ｂの曲げ変形に伴う上下方向相対変位が摩擦ダンパー１に入力し、摩擦ダンパー１は、上述した作用によって摩擦力を発生させ、かくして集合柱５１の揺れが速やかに収束する。
【００６２】
かかる構成によれば、上述した実施形態と同様の作用効果を奏するほか、互いに直交する水平２方向に制振を行う場合、ＰＣ鋼材を集合柱全体に貫通設置する構成であれば、互いの干渉を避けるために上下にずらす必要があるところ、摩擦ダンパー１によれば、同一平面に設置することが可能となり、設計施工の複雑化が防止される。
【００６３】
なお、中央柱部材５３ａ及び側方柱部材５３ｂは、摩擦ダンパー１が上述した作用を奏する限り、それぞれどのように上部工５８に接合するかは任意であり、上述の構成に代えて、中央柱部材５３ａを上部工５８にピン接合するとともに、側方柱部材５３ｂをせん断力のみを伝達可能な構造形式で上部工５８に接合する構成が採用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 摩擦ダンパー
２ 両面摩擦板
３ 両面摩擦板の一方の面
４ 摩擦板（第１の摩擦板）
５ ボックス体
６，６′ 摩擦板（第２の摩擦板）
７ 両面摩擦板の他方の面
８ 周縁領域
９ ボルト（定着部）
１４ 嵌着凹部
１５ 固定板
１６ スタッドジベル（定着部）
１７ 荷重伝達部材
２１ ロッド（引張材）
２５ 長孔
２６，２７ ロッド挿通孔
３１ 一方のコンクリート部材
３２ 他方のコンクリート部材
５１ 集合柱
５３ａ 中央柱部材（他方のコンクリート部材）
５３ｂ 側方柱部材（一方のコンクリート部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として鉄筋コンクリート構造の構造物を制振する際に用いられる摩擦ダンパー及びその設置方法並びにそれを用いた集合柱に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震動による構造物の揺れを抑制する制振技術としては、摩擦ダンパーや粘弾性ダンパーを層間に設置する方式や、構造物と同じ固有周期で揺れる質量体を構造物頂部に設置するＴＭＤ方式など、さまざまなものが知られているが、このような制振技術の一つとして、柱の曲げ変形を利用した集合柱が提案されている。
【０００３】
集合柱は、複数の柱部材を、該柱部材のうち、隣り合う柱部材同士が摩擦板を介して当接され該摩擦板に法線方向の押付け力が作用するように抱き合わせてなるものであって、水平地震力を受けたとき、各柱部材に曲げ変形が生じるとともに、該曲げ変形が柱部材間の鉛直相対変位となり、該鉛直相対変位の分だけ、摩擦板が摺動して振動エネルギーを吸収するようになっており、層間設置型のダンパーと同様、地震動による構造物の揺れを収束させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2008-25113号公報
【特許文献２】国際公開第2006-090723号パンフレット
【特許文献３】特開平9-158359号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、摩擦板で摩擦を生じさせるには、上述したように摩擦板の摺動面に法線方向の押付け力を作用させる必要があり、具体的には、例えば集合柱を構築した後、ＰＣ鋼棒を水平に貫通配置して緊張力を導入する方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、例えば高架橋の下部構造の一部として集合柱を用いる場合、上述した方法では、頂部近傍での緊張力導入作業が高所作業となり、そのための機材を荷揚げしなければならないことはもちろん、コンクリート強度が発現するまで作業を待たねばならないため、施工に手間と時間を要する。
【０００７】
そのため、集合柱を構築するにあたり、摺動面への押付け力をいかにして発生させるか、そしてそのための緊張力導入作業をいかにして行うか、具体的な手段の開発が急務となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、摩擦板で摩擦を生じさせるための締付け力や緊張力といった引張力の導入作業を効率よく行うことが可能な摩擦ダンパー及びその設置方法並びにそれを用いた集合柱を提供することを目的とする。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る摩擦ダンパーは請求項１に記載したように、両面摩擦板と、該両面摩擦板の一方の面に摺動自在に配置される第１の摩擦板と、該第１の摩擦板が収容されるように前記両面摩擦板の一方の面に取り付けられるボックス体と、前記両面摩擦板の他方の面に摺動自在にかつ前記第１の摩擦板との間で前記両面摩擦板が挟み込まれるように配置される第２の摩擦板と、前記両面摩擦板に形成された長孔に挿通され前記第１の摩擦板と前記第２の摩擦板とを互いに引寄せ可能な引張材とを備え、前記両面摩擦板の一方の面のうち、前記ボックス体で覆われた領域を除く周縁領域を、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材に固着できるように構成するとともに、前記第２の摩擦板、該摩擦板からの前記引張材の突出部分又は該摩擦板に連結された荷重伝達部材を前記他方のコンクリート部材に固着できるように構成したものである。
【００１０】
また、本発明に係る摩擦ダンパーは、前記引張材を前記長孔に挿通されるロッドで構成するとともに該ロッドが挿通されるロッド挿通孔を前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板に形成し、前記ロッドの各端に螺合される一対の定着ナットを備えるとともに、該一対の定着ナットのうち、前記第１の摩擦板側に配置される定着ナットが前記ボックス体に収容されるように該ボックス体を構成したものである。
【００１１】
また、本発明に係る摩擦ダンパーは、前記荷重伝達部材を、前記第２の摩擦板が嵌め込まれる嵌着凹部が一方の面に形成されるとともに該嵌着凹部の底部に前記ロッドが挿通されるロッド挿通孔が形成された固定板と該固定板の他方の面に突設された定着部とで構成し、前記固定板のロッド挿通孔に前記ロッドが挿通された状態で該ロッドの先端から前記定着ナットを螺合するように構成するとともに、前記定着部をコンクリートに埋設するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明に係る摩擦ダンパーは、前記両面摩擦板の一方の面のうち、前記周縁領域に定着部を突設するとともに、該定着部をコンクリートに埋設するようにしたものである。
【００１３】
また、本発明に係る摩擦ダンパーの設置方法は請求項５に記載したように、両面摩擦板の一方の面に第１の摩擦板を摺動自在に配置するとともに該両面摩擦板の他方の面に前記第１の摩擦板との間で前記両面摩擦板が挟み込まれるように第２の摩擦板を摺動自在に配置し、
前記両面摩擦板に形成された長孔と前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板にそれぞれ形成されたロッド挿通孔にロッドを挿通し、
該ロッドにプレストレスを導入するとともにその各端に定着ナットをそれぞれ螺合することで前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板をそれらの間に前記両面摩擦板が挟み込まれた状態で互いに引き寄せ、
前記定着ナットのうち、前記第１の摩擦板側に配置された定着ナットと該第１の摩擦板とが収容されるように前記両面摩擦板の一方の面にボックス体を取り付け、
前記両面摩擦板の一方の面のうち、前記ボックス体で覆われた領域を除く周縁領域と該ボックス体の外面がコンクリートに当接するようにコンクリート打設を行うことで、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材を構築し、
前記一方のコンクリート部材を構築する工程と同時に又は相前後して、前記定着ナットのうち、前記第２の摩擦板側に配置された定着ナット及び該定着ナットから突出する前記ロッドの端部がコンクリートに埋設されるようにコンクリート打設を行うことで、他方のコンクリート部材を構築するものである。
【００１４】
また、本発明に係る摩擦ダンパーの設置方法は、前記引寄せ操作の前に、嵌着凹部が一方の面に形成された固定板と該固定板の他方の面に突設された定着部とで構成されてなる荷重伝達部材を、前記嵌着凹部に前記第２の摩擦板が嵌め込まれるように該第２の摩擦板に配置し、しかる後、前記嵌着凹部の底部に形成されたロッド挿通孔に前記ロッドを挿通して該ロッドの先端から前記定着ナットを螺合し、
前記他方のコンクリート部材を構築する工程において、前記定着部がコンクリートに埋設されるようにコンクリート打設を行うものである。
【００１５】
また、本発明に係る集合柱は請求項７に記載したように、複数の集合柱部材をそれらの材軸が互いに平行になるようにかつ集合状態で立設されてなる集合柱において、
前記複数の集合柱部材のうち、隣り合う集合柱部材の一方が前記一方のコンクリート部材、他方が前記他方のコンクリート部材となるように、請求項１乃至請求項４のいずれか一記載の摩擦ダンパーを配置したものである。
【００１６】
本発明に係る摩擦ダンパー及びその設置方法においては、両面摩擦板の各面に該両面摩擦板が挟み込まれるようにして第１の摩擦板と第２の摩擦板とをそれぞれ摺動自在に配置し、両面摩擦板に形成された長孔に引張材を挿通して該引張材で第１の摩擦板と第２の摩擦板とを互いに引き寄せるとともに、第１の摩擦板が収容されるように両面摩擦板の一方の面にボックス体を取り付け、しかる後、両面摩擦板の一方の面のうち、ボックス体で覆われた領域を除く周縁領域を、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材に固着するとともに、第２の摩擦板、該摩擦板からの引張材の突出部分又は該摩擦板に連結された荷重伝達部材を他方のコンクリート部材に固着する。
【００１７】
このようにすると、互いに対向するコンクリート部材に生じた相対変位は、一方のコンクリート部材を介して両面摩擦板に、他方のコンクリート部材を介して第２の摩擦板にそれぞれ入力されるが、第１の摩擦板と第２の摩擦板とは、引張材によって互いに引き寄せられているので、第１の摩擦板は第２の摩擦板と一体的に挙動するとともに、両面摩擦板の一方の面と第１の摩擦板、及び両面摩擦板の他方の面と第２の摩擦板との間には、上述した引張材による引寄せにより、それぞれ法線方向の押付け力が作用する。
【００１８】
一方、引張材は両面摩擦板に形成された長孔に挿通され、両面摩擦板と第１の摩擦板近傍の空間は、ボックス体によってコンクリートの浸入が防止されるため、第１の摩擦板及び第２の摩擦板と両面摩擦板とは、押付け力に抵抗しながら長孔の長軸方向に沿った長さを限度として相対移動が許容される。
【００１９】
そのため、第１の摩擦板及び第２の摩擦板は、上述した相対変位の発生に応答して一体的に動きながら、両面摺動板に対してはそれぞれが該両面摩擦板の各面と摺動し、かくして両面摩擦板の両側で摩擦が発生することとなり、一方のコンクリート部材と他方のコンクリート部材の相対変位、ひいてはそれらの部材を含む構造物全体の振動がすみやかに収束する。
【００２０】
そして、引張材による第１の摩擦板と第２の摩擦板との引寄せ操作により、摩擦発生に必要な法線方向の押付け力は、一方のコンクリート部材や他方のコンクリート部材を構築する前に予め、第１の摩擦板と両面摩擦板の一方の面、及び第２の摩擦板と両面摩擦板の他方の面に、例えば工場においてそれぞれ作用させることができる。
【００２１】
そのため、他の建築工事と錯綜する形で締付けや緊張といった引張作業を現場で行う必要がなくなり、施工全体の効率が大幅に向上する。
【００２２】
また、両面摩擦板の各面で摩擦を発生させることができるため、片面摩擦板と比べると摩擦エネルギー量が２倍となり、かくして摩擦ダンパーの設置個数を半分に低減することができるとともに、制振コストの低減はもちろんのこと、建築工事との干渉も少なくなるため、構造物を構築するための全体工期も大幅に短縮することが可能となる。
【００２３】
両面摩擦板、第１の摩擦板及び第２の摩擦板は、それらの摺動面で摩擦が生じるように適宜構成すればよく、例えばそれぞれステンレス板で構成することが可能である。
【００２４】
ボックス体は、第１の摩擦板が両面摩擦板の一方の面に対して摺動できるよう、コンクリート打設の際、該ボックス体と両面摩擦板の一方の面とで囲まれた内部空間にコンクリートが浸入するのを防止することができる限り、その構成は任意であって、例えば直方体状のボックス体で構成することができる。ここで、ボックス体は、両面摩擦板の一方の面のうち、該ボックス体で覆われた領域を除く周縁領域が、一方のコンクリート部材への固着のために利用できるよう、両面摩擦板よりも小さく構成しておく。
【００２５】
引張材は、導入された緊張力（プレストレス）や締付け力で第１の摩擦板と両面摩擦板の一方の面、及び第２の摩擦板と両面摩擦板の他方の面との間にそれぞれ法線方向の押付け力を作用させることができるのであればその構成は任意であって、例えば、第１の摩擦板の裏面に一端が固定されたロッドを両面摩擦板の長孔及び第２の摩擦板に形成されたロッド挿通孔に挿通してその他端にナットを螺合する構成、高力ボルトを第１の摩擦板のロッド挿通孔、両面摩擦板の長孔及び第２の摩擦板に形成されたロッド挿通孔に順次挿通してその他端にナットを螺合する構成、ＰＣ鋼棒等のロッドを第１の摩擦板のロッド挿通孔、両面摩擦板の長孔及び第２の摩擦板に形成されたロッド挿通孔に順次挿通してその各端にナットをそれぞれ螺合する構成が考えられ、必要な押付け力の大きさに応じて、高力ボルトによる締付け、ＰＣ鋼棒によるプレストレス導入などを適宜選択すればよい。
【００２６】
なお、第１の摩擦板側にナットが配置され、あるいはボルトの頭部が位置する場合には、それらがボックス体に収容されるように該ボックス体を構成しておく。
【００２７】
各コンクリート部材への固着構成は任意であり、例えば両面摩擦板の周縁領域にスタッド等の定着部を突設するとともに、該定着部をコンクリートに埋設することで、一方のコンクリート部材への固着を行うようにすればよい。
【００２８】
また、他方のコンクリート部材への固着については、例えば第２の摩擦板の背面にスタッド等の定着部を突設して該定着部をコンクリートに埋設する構成が可能であるが、前記引張材を前記長孔に挿通されるロッドで構成するとともに該ロッドが挿通されるロッド挿通孔を前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板に形成し、前記ロッドの各端に螺合される一対の定着ナットを備えた場合において、第２の摩擦板が嵌め込まれる嵌着凹部が一方の面に形成されるとともに該嵌着凹部の底部にロッドが挿通されるロッド挿通孔が形成された固定板と該固定板の他方の面に突設された定着部とからなる荷重伝達部材を別途備えるようにし、固定板のロッド挿通孔にロッドが挿通された状態で該ロッドの先端から定着ナットを螺合するように構成するとともに、定着部をコンクリートに埋設するようにしたならば、コンクリートへの定着に必要な構造と摩擦に必要な構造とを分離しつつ、第２の摩擦板と他方のコンクリート部材との固着強度を高めることが可能となる。
【００２９】
本発明に係る摩擦ダンパー及びその設置方法は、地震動や風によって構造物に揺れが生じ、その揺れによって、構造物内で対向する一対のコンクリート部材が相対変位を生じる状況であれば、どのような構造物にも適用することが可能であり、例えば、所定階の梁に立設された壁や柱を一方のコンクリート部材としてそれらの頂部に両面摩擦板を固着するとともに、該頂部に対向する上層階の梁を他方のコンクリート部材としてそれらの下面に第２の摩擦板を固着して構成することができる。
【００３０】
ここで、複数の集合柱部材をそれらの材軸が互いに平行になるようにかつ集合状態で立設されてなる集合柱において、前記複数の集合柱部材のうち、隣り合う集合柱部材の一方が前記一方のコンクリート部材、他方が前記他方のコンクリート部材となるように、本発明の摩擦ダンパーを配置したならば、締付けやプレストレス導入といった引張作業を他の建築工事と錯綜する形で現場で行う必要がなくなることに加え、引張力導入作業を高所で行う必要もなくなり、施工安全性を確保しつつ、施工能率をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態に係る摩擦ダンパーの組立斜視図。
【図２】本実施形態に係る摩擦ダンパーを設置状態で示した鉛直断面図。
【図３】本実施形態に係る摩擦ダンパーの作用を示した説明図。
【図４】変形例に係る摩擦ダンパーの設置状態を示した鉛直断面図。
【図５】本実施形態に係る摩擦ダンパー１を高架橋の下部構造を構成する集合柱５１に適用した様子を示した正面図。
【図６】集合柱５１への設置状況を示した詳細鉛直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る摩擦ダンパー及びその設置方法並びにそれを用いた集合柱の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
図１は、本実施形態に係る摩擦ダンパーを示した組立斜視図、図２は、本実施形態に係る摩擦ダンパーを設置状態で示した鉛直断面図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る摩擦ダンパー１は、両面摩擦板２と、該両面摩擦板の一方の面３に摺動自在に配置される第１の摩擦板としての摩擦板４と、該摩擦板が収容されるように両面摩擦板２の一方の面３に取り付けられるボックス体５と、両面摩擦板２の他方の面７に摺動自在にかつ摩擦板４との間で両面摩擦板２が挟み込まれるように配置される第２の摩擦板としての摩擦板６とを備える。
【００３４】
両面摩擦板２は、ステンレス板からなり、例えば２４０ｍｍ×２００ｍｍ×１２ｍｍ程度の大きさに形成してある。
【００３５】
ボックス体５は、幅が１１０ｍｍ、長さが１７０ｍｍ程度の大きさで、短手側の開口縁部には外方に延びるフランジ１１をそれぞれ延設してあり、該フランジに形成されたボルト孔１２にボルト１３を挿通した上、該ボルトを、両面摩擦板２の短手側に３ヶ所ずつ、計６ヶ所穿設されたボルト穴１０にねじ込むことで、両面摩擦板２に取り付けることができるようになっている。
【００３６】
両面摩擦板２の一方の面３には、ボックス体５で覆われる領域を除く周縁領域８に定着部としてのボルト９を長手側に３本ずつ、計６本突設してあり、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材３１にボルト９を埋設することで、両面摩擦板２を一方のコンクリート部材３１に固着できるようになっている。
【００３７】
摩擦板４及び摩擦板６は、１００ｍｍ×１００ｍｍ程度の大きさのステンレス板で構成してあり、摩擦板４は１２ｍｍ程度の厚みであるが、摩擦板６は、２２ｍｍ程度の厚みに構成してある。
【００３８】
ここで、摩擦ダンパー１は、嵌着凹部１４が一方の面に形成された固定板１５と、該固定板の他方の面に突設された定着部としてのスタッドジベル１６とからなる荷重伝達部材１７を備えており、嵌着凹部１４に摩擦板６を嵌め込むことで該摩擦板との一体化を図ることができるとともに、互いに対向するコンクリート部材のうち、他方のコンクリート部材３２にスタッドジベル１６を埋設することで、摩擦板６を他方のコンクリート部材３２に固着できるようになっている。
【００３９】
嵌着凹部１４は、それに嵌め込まれた摩擦板６が固定板１５から突出するようにその深さを例えば１２ｍｍ程度に設定しておく。
【００４０】
摩擦ダンパー１はさらに、ＰＣ鋼棒で構成された引張材としてのロッド２１を備えるとともに、両面摩擦板２にはその中央に長孔２５を、摩擦板４及び摩擦板６にはそれらの中央にロッド挿通孔２６，２６を、荷重伝達部材１７の嵌着凹部１４にはロッド挿通孔２７をそれぞれ形成してあり、ロッド２１を摩擦板４に形成されたロッド挿通孔２６、両面摩擦板２に形成された長孔２５、摩擦板６に形成されたロッド挿通孔２６、荷重伝達部材１７の嵌着凹部１４の底部に形成されたロッド挿通孔２７に順次挿通した上、その各端にワッシャー２２を通してその上から定着ナット２３を螺合することで、該ロッドに導入されたプレストレスで摩擦板４及び摩擦板６をそれらの間に両面摩擦板２が挟み込まれた状態で互いに引き寄せることができるようになっている。
【００４１】
上述したボックス体５は、コンクリート打設の際、該ボックス体と両面摩擦板２の一方の面３とで囲まれた内部空間にコンクリートが浸入するのを防止するとともに、摩擦板４が両面摩擦板２の一方の面３に対して摺動できるよう、摩擦板４、ワッシャー２２、定着ナット２３及び該定着ナットからのロッド２１の突出分の大きさや寸法を適宜考慮しつつ、その仕様を適宜決定し、ボックス体５の開口縁部と両面摩擦板２の一方の面３との間に隙間が生じないよう、必要に応じて止水処理を施すのがよい。
【００４２】
本実施形態に係る摩擦ダンパー１を設置するには、まず、両面摩擦板２の一方の面３に摩擦板４を摺動自在に配置するとともに、荷重伝達部材１７の固定板１５に形成された嵌着凹部１４に摩擦板６を嵌め込んだ上、両面摩擦板２が摩擦板４及び摩擦板６の間に挟み込まれるように、摩擦板６を両面摩擦板２の他方の面７に摺動自在に配置する。
【００４３】
次に、ロッド２１を摩擦板４に形成されたロッド挿通孔２６、両面摩擦板２に形成された長孔２５、摩擦板６に形成されたロッド挿通孔２６、荷重伝達部材１７の嵌着凹部１４の底部に形成されたロッド挿通孔２７に順次挿通した上、その各端にワッシャー２２及び定着ナット２３を通し、ロッド２１にプレストレスを導入した後、定着ナット２３をねじ込むことにより、摩擦板４及び摩擦板６をそれらの間に両面摩擦板２が挟み込まれた状態で互いに引き寄せる。
【００４４】
ロッド２１に導入すべきプレストレスは、摩擦板４及び摩擦板６の引寄せ操作により、摩擦板４と両面摩擦板２の一方の面３、及び摩擦板６と両面摩擦板２の他方の面７との間に所望の押付け力が作用するよう、その大きさを適宜定める。
【００４５】
次に、ボックス体５のフランジ１１に形成されたボルト孔１２にボルト１３を挿通した上、該ボルトを、両面摩擦板２に穿設されたボルト穴１０にねじ込むことで、ボックス体５を両面摩擦板２に取り付ける。
【００４６】
以上の作業を例えば工場で行った後、制振の対象となる構造物の建築現場に摩擦ダンパー１を搬入し、両面摩擦板２の一方の面３のうち、ボックス体５で覆われた領域を除く周縁領域８と該ボックス体の外面がコンクリートに当接するように、かつ周縁領域８に突設された定着部９がコンクリートに埋設されるようにコンクリート打設を行うことで、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材３１を構築する。
【００４７】
次に、一方のコンクリート部材３１を構築する工程と同時に又は相前後して、摩擦板６側に配置された定着ナット２３、該定着ナットから突出するロッド２１の端部及び荷重伝達部材１７のスタッドジベル１６がコンクリートに埋設されるようにコンクリート打設を行うことで、他方のコンクリート部材３２を構築する。
【００４８】
本実施形態に係る摩擦ダンパー１及びその設置方法においては、互いに対向するコンクリート部材３１，３２間に図３に示した相対変位が生じたとき、該相対変位は、一方のコンクリート部材３１を介して両面摩擦板２に、他方のコンクリート部材３２を介して摩擦板６にそれぞれ入力されるが、摩擦板４と摩擦板６とは、ロッド２１によって互いに引き寄せられているので、摩擦板４は摩擦板６と一体的に挙動するとともに、両面摩擦板２の一方の面３と摩擦板４、及び両面摩擦板２の他方の面７と摩擦板６との間には、上述したロッド２１による引寄せにより、それぞれ法線方向の押付け力が作用する。
【００４９】
一方、ロッド２１は両面摩擦板２に形成された長孔２５に挿通されるとともに、両面摩擦板２と摩擦板４近傍の空間は、ボックス体５によってコンクリートの浸入が防止されるので、摩擦板４及び摩擦板６と両面摩擦板２とは、押付け力に抵抗しながら長孔２５の長軸方向に沿った長さを限度として図３に示した相対移動が許容される。
【００５０】
そのため、摩擦板４及び摩擦板６は、上述した相対変位の発生に応答して一体的に動きながら、両面摺動板２に対してはそれぞれが該両面摩擦板の各面と摺動する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態に係る摩擦ダンパー１及びその設置方法によれば、摩擦板４，６は、コンクリート部材３１，３２の相対変位の発生に応答して一体的に動きながら、両面摺動板２に対しては、それぞれが該両面摩擦板の各面と摺動して摩擦を発生させる。
【００５２】
そのため、コンクリート部材３１，３２の相対変位、ひいてはそれらの部材を含む構造物全体の振動がすみやかに収束する。
【００５３】
そして、ロッド２１へのプレストレス導入による摩擦板４と摩擦板６との引寄せ操作により、摩擦発生に必要な法線方向の押付け力は、コンクリート部材３１，３２を構築する前に摩擦板４と両面摩擦板２の一方の面３、及び摩擦板６と両面摩擦板２の他方の面７に例えば工場において予め作用させておくことができる。
【００５４】
そのため、他の建築工事と錯綜する形で緊張作業を現場で行う必要がなくなり、施工全体の効率が大幅に向上する。
【００５５】
また、両面摩擦板２の各面で摩擦を発生させることができるため、同一面積あたりの摩擦エネルギー量は２倍となり、かくして摩擦ダンパー１の設置個数を半分に低減することができるとともに、制振コストの低減はもちろんのこと、建築工事との干渉も少なくなるため、構造物を構築するための全体工期も大幅に短縮することが可能となる。
【００５６】
また、本実施形態に係る摩擦ダンパー１によれば、荷重伝達部材１７の固定板１５に形成された嵌着凹部１４に摩擦板６を嵌め込むようにしたので、コンクリートへの定着に必要な構造と摩擦に必要な構造とを分離しつつ、摩擦板６と他方のコンクリート部材３２との固着強度を高めることが可能となる。
【００５７】
本実施形態では、荷重伝達部材１７を介して摩擦板６を他方のコンクリート部材３２に固着するように構成したが、これに代えて図４に示すように、スタッドジベル１６が背面に突設された摩擦板６′を第２の摩擦板とし、該摩擦板６′を正面で両面摩擦板２の他方の面７に摺動自在に当接するとともに、背面側でワッシャー２２の上から定着ナット２３を螺合させるようにし、スタッドジベル１６をコンクリートに埋設するようにしてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、摩擦ダンパー１が適用可能な構造物について特に言及しなかったが、例えば高架橋の下部構造を構成する集合柱に適用することが可能である。
【００５９】
図５に示した集合柱５１は、中央柱部材５３ａ及びその両側に位置する側方柱部材５３ｂ，５３ｂをそれらの材軸が互いに平行になるようにかつ集合状態で地盤５５に埋設されたフーチング５６に立設してあるとともに、上部構造物である高架橋の上部工５８に中央柱部材５３ａをピン接合するとともに、側方柱部材５３ｂ，５３ｂを上部工５８に非接合としてある。
【００６０】
ここで、中央柱部材５３ａと側方柱部材５３ｂとの間には摩擦ダンパー１を鉛直方向に沿って５段に配置してあり、図６に示すように、側方柱部材５３ｂを一方のコンクリート部材、中央柱部材５３ａを他方のコンクリート部材としてある。
【００６１】
このようにすると、地震の際、中央柱部材５３ａ及び側方柱部材５３ｂの曲げ変形に伴う上下方向相対変位が摩擦ダンパー１に入力し、摩擦ダンパー１は、上述した作用によって摩擦力を発生させ、かくして集合柱５１の揺れが速やかに収束する。
【００６２】
かかる構成によれば、上述した実施形態と同様の作用効果を奏するほか、互いに直交する水平２方向に制振を行う場合、ＰＣ鋼材を集合柱全体に貫通設置する構成であれば、互いの干渉を避けるために上下にずらす必要があるところ、摩擦ダンパー１によれば、同一平面に設置することが可能となり、設計施工の複雑化が防止される。
【００６３】
なお、中央柱部材５３ａ及び側方柱部材５３ｂは、摩擦ダンパー１が上述した作用を奏する限り、それぞれどのように上部工５８に接合するかは任意であり、上述の構成に代えて、中央柱部材５３ａを上部工５８にピン接合するとともに、側方柱部材５３ｂをせん断力のみを伝達可能な構造形式で上部工５８に接合する構成が採用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 摩擦ダンパー
２ 両面摩擦板
３ 両面摩擦板の一方の面
４ 摩擦板（第１の摩擦板）
５ ボックス体
６，６′ 摩擦板（第２の摩擦板）
７ 両面摩擦板の他方の面
８ 周縁領域
９ ボルト（定着部）
１４ 嵌着凹部
１５ 固定板
１６ スタッドジベル（定着部）
１７ 荷重伝達部材
２１ ロッド（引張材）
２５ 長孔
２６，２７ ロッド挿通孔
３１ 一方のコンクリート部材
３２ 他方のコンクリート部材
５１ 集合柱
５３ａ 中央柱部材（他方のコンクリート部材）
５３ｂ 側方柱部材（一方のコンクリート部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面摩擦板と、該両面摩擦板の一方の面に摺動自在に配置される第１の摩擦板と、該第１の摩擦板が収容されるように前記両面摩擦板の一方の面に取り付けられるボックス体と、前記両面摩擦板の他方の面に摺動自在にかつ前記第１の摩擦板との間で前記両面摩擦板が挟み込まれるように配置される第２の摩擦板と、前記両面摩擦板に形成された長孔に挿通され前記第１の摩擦板と前記第２の摩擦板とを互いに引寄せ可能な引張材とを備え、前記両面摩擦板の一方の面のうち、前記ボックス体で覆われた領域を除く周縁領域を、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材に固着できるように構成するとともに、前記第２の摩擦板、該摩擦板からの前記引張材の突出部分又は該摩擦板に連結された荷重伝達部材を前記他方のコンクリート部材に固着できるように構成したことを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項２】
前記引張材を前記長孔に挿通されるロッドで構成するとともに該ロッドが挿通されるロッド挿通孔を前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板に形成し、前記ロッドの各端に螺合される一対の定着ナットを備えるとともに、該一対の定着ナットのうち、前記第１の摩擦板側に配置される定着ナットが前記ボックス体に収容されるように該ボックス体を構成した請求項１記載の摩擦ダンパー。
【請求項３】
前記荷重伝達部材を、前記第２の摩擦板が嵌め込まれる嵌着凹部が一方の面に形成されるとともに該嵌着凹部の底部に前記ロッドが挿通されるロッド挿通孔が形成された固定板と該固定板の他方の面に突設された定着部とで構成し、前記固定板のロッド挿通孔に前記ロッドが挿通された状態で該ロッドの先端から前記定着ナットを螺合するように構成するとともに、前記定着部をコンクリートに埋設するようにした請求項２記載の摩擦ダンパー。
【請求項４】
前記両面摩擦板の一方の面のうち、前記周縁領域に定着部を突設するとともに、該定着部をコンクリートに埋設するようにした請求項１記載の摩擦ダンパー。
【請求項５】
両面摩擦板の一方の面に第１の摩擦板を摺動自在に配置するとともに該両面摩擦板の他方の面に前記第１の摩擦板との間で前記両面摩擦板が挟み込まれるように第２の摩擦板を摺動自在に配置し、
前記両面摩擦板に形成された長孔と前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板にそれぞれ形成されたロッド挿通孔にロッドを挿通し、
該ロッドにプレストレスを導入するとともにその各端に定着ナットをそれぞれ螺合することで前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板をそれらの間に前記両面摩擦板が挟み込まれた状態で互いに引き寄せ、
前記定着ナットのうち、前記第１の摩擦板側に配置された定着ナットと該第１の摩擦板とが収容されるように前記両面摩擦板の一方の面にボックス体を取り付け、
前記両面摩擦板の一方の面のうち、前記ボックス体で覆われた領域を除く周縁領域と該ボックス体の外面がコンクリートに当接するようにコンクリート打設を行うことで、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材を構築し、
前記一方のコンクリート部材を構築する工程と同時に又は相前後して、前記定着ナットのうち、前記第２の摩擦板側に配置された定着ナット及び該定着ナットから突出する前記ロッドの端部がコンクリートに埋設されるようにコンクリート打設を行うことで、他方のコンクリート部材を構築することを特徴とする摩擦ダンパーの設置方法。
【請求項６】
前記引寄せ操作の前に、嵌着凹部が一方の面に形成された固定板と該固定板の他方の面に突設された定着部とで構成されてなる荷重伝達部材を、前記嵌着凹部に前記第２の摩擦板が嵌め込まれるように該第２の摩擦板に配置し、しかる後、前記嵌着凹部の底部に形成されたロッド挿通孔に前記ロッドを挿通して該ロッドの先端から前記定着ナットを螺合し、
前記他方のコンクリート部材を構築する工程において、前記定着部がコンクリートに埋設されるようにコンクリート打設を行う請求項５記載の摩擦ダンパーの設置方法。
【請求項７】
複数の集合柱部材をそれらの材軸が互いに平行になるようにかつ集合状態で立設されてなる集合柱において、
前記複数の集合柱部材のうち、隣り合う集合柱部材の一方が前記一方のコンクリート部材、他方が前記他方のコンクリート部材となるように、請求項１乃至請求項４のいずれか一記載の摩擦ダンパーを配置したことを特徴とする集合柱。
【請求項１】
両面摩擦板と、該両面摩擦板の一方の面に摺動自在に配置される第１の摩擦板と、該第１の摩擦板が収容されるように前記両面摩擦板の一方の面に取り付けられるボックス体と、前記両面摩擦板の他方の面に摺動自在にかつ前記第１の摩擦板との間で前記両面摩擦板が挟み込まれるように配置される第２の摩擦板と、前記両面摩擦板に形成された長孔に挿通され前記第１の摩擦板と前記第２の摩擦板とを互いに引寄せ可能な引張材とを備え、前記両面摩擦板の一方の面のうち、前記ボックス体で覆われた領域を除く周縁領域を、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材に固着できるように構成するとともに、前記第２の摩擦板、該摩擦板からの前記引張材の突出部分又は該摩擦板に連結された荷重伝達部材を前記他方のコンクリート部材に固着できるように構成したことを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項２】
前記引張材を前記長孔に挿通されるロッドで構成するとともに該ロッドが挿通されるロッド挿通孔を前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板に形成し、前記ロッドの各端に螺合される一対の定着ナットを備えるとともに、該一対の定着ナットのうち、前記第１の摩擦板側に配置される定着ナットが前記ボックス体に収容されるように該ボックス体を構成した請求項１記載の摩擦ダンパー。
【請求項３】
前記荷重伝達部材を、前記第２の摩擦板が嵌め込まれる嵌着凹部が一方の面に形成されるとともに該嵌着凹部の底部に前記ロッドが挿通されるロッド挿通孔が形成された固定板と該固定板の他方の面に突設された定着部とで構成し、前記固定板のロッド挿通孔に前記ロッドが挿通された状態で該ロッドの先端から前記定着ナットを螺合するように構成するとともに、前記定着部をコンクリートに埋設するようにした請求項２記載の摩擦ダンパー。
【請求項４】
前記両面摩擦板の一方の面のうち、前記周縁領域に定着部を突設するとともに、該定着部をコンクリートに埋設するようにした請求項１記載の摩擦ダンパー。
【請求項５】
両面摩擦板の一方の面に第１の摩擦板を摺動自在に配置するとともに該両面摩擦板の他方の面に前記第１の摩擦板との間で前記両面摩擦板が挟み込まれるように第２の摩擦板を摺動自在に配置し、
前記両面摩擦板に形成された長孔と前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板にそれぞれ形成されたロッド挿通孔にロッドを挿通し、
該ロッドにプレストレスを導入するとともにその各端に定着ナットをそれぞれ螺合することで前記第１の摩擦板及び前記第２の摩擦板をそれらの間に前記両面摩擦板が挟み込まれた状態で互いに引き寄せ、
前記定着ナットのうち、前記第１の摩擦板側に配置された定着ナットと該第１の摩擦板とが収容されるように前記両面摩擦板の一方の面にボックス体を取り付け、
前記両面摩擦板の一方の面のうち、前記ボックス体で覆われた領域を除く周縁領域と該ボックス体の外面がコンクリートに当接するようにコンクリート打設を行うことで、互いに対向するコンクリート部材のうち、一方のコンクリート部材を構築し、
前記一方のコンクリート部材を構築する工程と同時に又は相前後して、前記定着ナットのうち、前記第２の摩擦板側に配置された定着ナット及び該定着ナットから突出する前記ロッドの端部がコンクリートに埋設されるようにコンクリート打設を行うことで、他方のコンクリート部材を構築することを特徴とする摩擦ダンパーの設置方法。
【請求項６】
前記引寄せ操作の前に、嵌着凹部が一方の面に形成された固定板と該固定板の他方の面に突設された定着部とで構成されてなる荷重伝達部材を、前記嵌着凹部に前記第２の摩擦板が嵌め込まれるように該第２の摩擦板に配置し、しかる後、前記嵌着凹部の底部に形成されたロッド挿通孔に前記ロッドを挿通して該ロッドの先端から前記定着ナットを螺合し、
前記他方のコンクリート部材を構築する工程において、前記定着部がコンクリートに埋設されるようにコンクリート打設を行う請求項５記載の摩擦ダンパーの設置方法。
【請求項７】
複数の集合柱部材をそれらの材軸が互いに平行になるようにかつ集合状態で立設されてなる集合柱において、
前記複数の集合柱部材のうち、隣り合う集合柱部材の一方が前記一方のコンクリート部材、他方が前記他方のコンクリート部材となるように、請求項１乃至請求項４のいずれか一記載の摩擦ダンパーを配置したことを特徴とする集合柱。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６０７５７（Ｐ２０１３−６０７５７Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００５５３（Ｐ２０１１−２００５５３）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５１１２２４８４１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５１１２２４８４１）
【Ｆターム（参考）】
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