JP2006105291A - Elastic bearing body, bolt joining method and damper structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、弾性支承体とそれによるボルト接合方法更に、弾性支承体を応用したダンパー構造に関するものである。 The present invention relates to, for example, an elastic bearing body, a bolt joining method using the elastic bearing body, and a damper structure to which the elastic bearing body is applied.
従来、例えば、橋梁の制振構造において、若しくは、建築構造物の免震装置において、エネルギー吸収させるために、図20に示すように、皿バネ37等による弾性部材が使用されるものが知られている(特許文献1,2参照)。また、建築構造、機械構造、車両構造等においてボルト締結部でプレストレスを保持したり、車両や建物等の重量構造物を弾性支持したりするために、前記皿バネを始めスプリングワッシャーやバネ座金等が使用されていることが知られている。
しかし、従来の弾性支承体では、長期のクリープやレラクセーションが問題となる。また、高張力ボルトによる摩擦接合構造では、部材同士の接触が異種材料同士の接触であれば、イオン化傾向の差に伴う電食作用により、接触面に錆が発生するおそれがある。この錆の発生により、摩擦係数が変化し、所望の摩擦抵抗力や減衰作用が得られなくなるという課題がある。また、付勢手段としての皿バネが高コストであり、皿バネを積層すると厚さが厚くなり、直径が大きくなる等して現場で使用困難となるという課題がある。更に、他のスプリングワッシャー等では弾性限界エネルギーが小さいので適用範囲が限られてしまうという課題がある。 However, long-term creep and relaxation become a problem with conventional elastic bearings. Further, in the friction bonding structure using high tension bolts, if contact between members is contact between different materials, there is a possibility that rust is generated on the contact surface due to an electrolytic corrosion effect accompanying a difference in ionization tendency. Due to the occurrence of rust, there is a problem that the coefficient of friction changes and the desired frictional resistance and damping action cannot be obtained. Further, there is a problem that the disc spring as the urging means is expensive, and when the disc springs are stacked, the thickness increases and the diameter increases, making it difficult to use on site. Furthermore, other spring washers and the like have a problem that the range of application is limited because the elastic limit energy is small.
本発明に係る弾性支承体の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、内部にゴムまたは樹脂である受圧体を装着し、曲面形状の収納体で拘束し、前記受圧体の少なくとも受圧面に圧縮力が作用するようにすれば、受圧体は三軸圧縮応力状態となり、収納体が降伏しない限り、弾性挙動し続けることである。 The gist for achieving the object by solving the above-mentioned problems of the elastic bearing body according to the present invention is to mount a pressure receiving body made of rubber or resin inside and restrain it with a curved-shaped storage body, and at least the pressure receiving body If the compressive force is applied to the pressure receiving surface, the pressure receiving body is in a triaxial compressive stress state and continues to behave elastically unless the storage body yields.
前記受圧体の受圧面は、収納体の開口部の端面位置よりも低い位置にすれは、確実な三軸圧縮応力状態を保つことができる。 If the pressure receiving surface of the pressure receiving body is at a position lower than the end face position of the opening of the storage body, a reliable triaxial compressive stress state can be maintained.
本発明に係るボルト接合方法の要旨は、前記弾性支承体にボルト挿通用の貫通孔を設け、前記貫通孔にボルトを挿通して当該弾性支承体を介在させて定着させることである。 The gist of the bolt joining method according to the present invention is to provide a through hole for inserting a bolt in the elastic support body, insert a bolt into the through hole, and fix the elastic support body through the elastic support body.
本発明に係る摺動型ダンパー構造の要旨は、前記ボルト接合方法で少なくとも二つの部材を接合する際に、少なくとも一方の部材におけるボルト挿通用の取付孔を長孔に形成して当該一方の部材の摺動を可能にすることで滑り摩擦エネルギーを吸収することである。 また、本発明に係る回転型ダンパー構造の要旨は、前記ボルト接合方法で少なくとも二つの部材を接合する際に、一方の部材に対して他方の部材を回転可能にしてその回転時の摩擦エネルギーを吸収することである。 The gist of the sliding damper structure according to the present invention is that when at least two members are joined by the bolt joining method, an attachment hole for inserting a bolt in at least one member is formed into a long hole, and the one member It is possible to absorb the sliding friction energy by enabling the sliding. Further, the gist of the rotary damper structure according to the present invention is that when at least two members are joined by the bolt joining method, the other member can be rotated with respect to one member, and the frictional energy at the time of rotation can be obtained. To absorb.
本発明の弾性支承体により、弾性限界エネルギーが大きく高応力度で使用でき、構造が簡易で軽量化されており、取り扱いやすくコストが低減される。また、長期使用においてクリープやレラクセーションが生じず、弾性挙動において安定している。
アルミニウム薄板をサンドイッチすることで摩擦係数を従来の2倍程度に上げることができる。接合部において、ボルト本数が半減するだけではなく、滑りを生じた後も耐力低下しないので、塑性設計と同様の設計法が活用できる。
更に、ダンパー構造に使用することで、長期に亘って軸力の低下がわずかであり、安定して確実に、大きなエネルギーを吸収することができる。
The elastic bearing body of the present invention has a large elastic limit energy and can be used at a high degree of stress. The structure is simple and lightweight, and it is easy to handle and the cost is reduced. In addition, creep and relaxation do not occur during long-term use, and the elastic behavior is stable.
The friction coefficient can be increased to about twice that of the prior art by sandwiching aluminum thin plates. At the joint, the number of bolts is not only halved, but the proof stress does not decrease even after slipping, so the same design method as plastic design can be used.
Furthermore, by using it for a damper structure, the axial force decreases little over a long period of time, and large energy can be absorbed stably and reliably.
本発明に係る弾性支承体1は、図1に示すように、内部にゴムまたは樹脂である受圧体2を装着した曲面形状の収納体3で拘束され、前記受圧体2の少なくとも受圧面2aに圧縮力が作用するようにしたものである。更に、前記受圧体2の受圧面2aは、収納体3の開口部の端面位置3aよりも低い位置にある。
As shown in FIG. 1, the elastic bearing
前記受圧体2は、例えば、樹脂として、フッソ樹脂、ポリエチレン樹脂、ABS樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、アセタール樹脂、ポリプロピレン樹脂、等で形成されている。また、前記収納体3は、例えば、鋼管製、樹脂製、セラミック製等でリング状に形成されており、底板3bを有し、その形状においては、図1(B)に示すように平面視で円形状のほか、楕円状、円弧状等の曲面形状を含むものである。
The
前記受圧体2は、底板3b側の下半分だけが、前記収納体3に接着剤4を介して、接着されている。このような弾性支承体1は、例えば、車両や建物等の重量構造物を所定のバネ定数で弾性支持するものに使用される。
Only the lower half of the
図2に示すように、底板5に取付孔5aを有した弾性支承体6を両側に設けて、受圧体2の変形代の間隙を有するバネ構造とする。なお、底板5はリング状の収納体3に溶接で固着されている。
As shown in FIG. 2, an
図3(A),(B)に示すように、弾性支承体7において、受圧体2と底板5とに、ボルト挿通用の貫通孔9を設け、前記貫通孔にボルトを挿通して当該弾性支承体を介在させて定着させるようにすることができる。また、図3(C),(D)に示すように、弾性支承体8において、収納体3に底板5を溶接することもできる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, in the
図4に示すように、受圧体2の一部に薄鋼板11を間隙をおいて積層して埋設した弾性支承体10とすることができる。また、図5に示すように、受圧体2の一部に、布13を積層してこれを収納体3に収納して弾性支承体12を構成することができる。この布13としては、例えば、船の帆などに用いる帆布がある。
As shown in FIG. 4, an elastic support body 10 in which thin steel plates 11 are laminated and embedded in a part of the
次に、粘性ダンパーとの組み合わせとして、図6に示すように、受圧体2を収納している筒状の収納体3の外側に、外筒14があり、その間隙に粘性体15が配設されてそこに上側から筒状の内筒16が配設されている。このような構造の弾性支承体17により、例えば、車両や建物等の重量物の支承材となり、上下方向の振動を低減させる。
Next, as a combination with the viscous damper, as shown in FIG. 6, an
更に、重量物の免震支承材として、図7に示すように、転動自在なベアリング18と一体化させた弾性支承体19とすることができる。このほか、図8(A)に示すように、通常の免震装置との一体化を図ることもできる。図8(B)に示すように、金属板をゴムの中に積層して埋設した水平変形用の免震装置の下に受圧体2を配設した弾性支承体20aと、免震装置21と受圧体2及び収納体3とを交互に配設した弾性支承体20bとするものである。
Furthermore, as shown in FIG. 7, an elastic bearing 19 integrated with a
次に、図9に示すように、ボルト用の貫通孔9を有する本発明の弾性支承体7,8を、例えば、基礎アンカーボルトの定着に使用することができる。基礎部22に埋設したアンカーボルト23に、定着プレート25を載置して定着ナット24を締結する際に、弾性支承体1を用いて締結する。このようにして、本発明に係るボルトの接合方法とすることができる。このボルト接合方法によれば、図10に示すように、収納体3で拘束される受圧体2の、荷重−変位曲線の傾斜程度が緩く荷重に対して変位量が大きいので、長期に亘りクリープやレラクセーションが生じても定着力の低下が防止される構造となる。
Next, as shown in FIG. 9, the elastic bearing
同様にして、図11に示すように、鉄道のレール26の連結部に前記弾性支承体7,8を使用することで、夏冬の温度変化による伸縮や長期的なボルトの緩みに対応して、ほとんど締結力が低下することが無く、健全な接合状態を維持するものである。更に、図12に示すように、例えば、プレキャスト鉄筋コンクリート構造の柱と梁等の接合部で、弾性支承体7,8を使用するものである。また、土木構造物の鉄筋コンクリート製のセグメント同士の接合部にも同様の目的で使用することができる。
Similarly, as shown in FIG. 11, by using the elastic bearing
図13に示すように、鉄骨構造において高張力ボルト接合する際に、鉄骨材27,28に摩擦係数を上げる摩擦材28aを挟んでボルト23,ナット24及び弾性支承体で締結するものである。前記摩擦材28aは、例えば、アルミニウム板、銅板、鉛板、真鍮板、チテン板、亜鉛板、ニケッル板、タリウム板、ステンレス板、銀板、金板、白金板、インジウム板、バリウム板、それらの合金板、それらのメッキ鋼板の非鉄金属板、または、アルミナ板、ジルコニア板、チタニア板、酸化亜鉛板、ムライト板、窒化珪素板、窒化硼素板、窒化アルミニウム板、サイアロン板、炭化珪素板、炭化チタン板、ほう化物板、硫化物板、それらの複合板のセラミックス板などである。
As shown in FIG. 13, when high-tensile bolts are joined in a steel structure, the
そして、図14に示すように、少なくとも一方の鉄骨材27におけるボルト挿通用の取付孔を長孔27aに形成して当該一方の部材の摺動を可能にすることで滑り摩擦エネルギーを吸収する摺動型ダンパー構造において、ボルトの接合部に本発明に係る弾性支承体7,8を使用するものである。これにより、前記鉄骨材27と摩擦材28aの間において摩耗により板厚が減っても、弾性支承体7,8によりボルト23の軸力の低下が防止されるものである。
Then, as shown in FIG. 14, a bolt insertion mounting hole in at least one of the
前記鉄骨材27,28のうちの他方の鉄骨材28においてブラスト等の粗面処理を施して、前記摩擦板28aと鉄骨材27との界面で摺動する。また、前記鉄骨材27,28と摩擦材28aとが異種金属である場合には、電食が生じるので、図14に示すように、それを防ぐために摩擦材28aの周囲を粘弾性材29等でシールしている。更に、図15(A)に示すように、前記摩擦材28aにおける摩耗粉を巻き込まないように、当該摩擦材28aを摺動方向に分割したり、図15(B)に示すように、摩擦材表面にフェースライン28bを設けたりしている。
The other of the steel frames 27 and 28 is subjected to a rough surface treatment such as blasting and slides at the interface between the
前記摺動型ダンパー構造を、図16に示すように、鉄骨構造のブレース端部の接合部に設けることで、制震構造においても適用することができる。また、図17に示すように、鉄骨構造における間柱30の両端部の接合に前記摺動型ダンパー構造を適用することで、ロッキング曲げ変形を利用してエネルギーを吸収する制震構造となる。 As shown in FIG. 16, the sliding damper structure can be applied to a vibration control structure by providing it at the joint portion of the brace end of the steel structure. In addition, as shown in FIG. 17, by applying the sliding damper structure to the joining of both ends of the stud 30 in the steel structure, a damping structure that absorbs energy using rocking bending deformation is obtained.
このほか、図18(A),(B),(C)に示すように、鉄筋コンクリート構造の耐震壁31において、その側面側には間隙を設け、上面と梁32下の空間に、互いにT型断面の鉄骨33、34をアンカーし、それらの水平方向の相対変形を利用した摺動型ダンパー構造とすることができる。また、同図(D)に示すように、固定側にも摩擦材を用いても良いし、滑り面から連続する一体の摩擦材35としてもよい。
In addition, as shown in FIGS. 18 (A), (B), and (C), in the
図19に示すように、本発明の弾性支承体7,8を使用してボルト接合するにおいて、一方の部材に対して他方の部材を回転可能にして接合し、その回転時の摩擦エネルギーを吸収する用にした回転型ダンパー構造である。図19(A)に示すように、例えば、4枚の板36を互いに回転可能にして、且つ、ボルト23,ナット24でボルト接合し、ワッシャーの代わりに図19(C)に示すように、弾性支承体7,8を使用する。これにより、例えば、免震装置の一部に使用することで、図19(B)に示すように、±10cm〜±80cmぐらいの大変形の範囲の振動エネルギーを吸収させることができる。この弾性支承体7,8により、長期に亘り前記板36を挟装している前記ボルト23の軸力の低下が防止されて、安定して回転摩擦によるエネルギーを吸収する。
As shown in FIG. 19, when using the
1 弾性支承体、
2 受圧体、 2a 受圧面、
3 収納体、 3a 端面位置、
3b 底板、
4 接着剤、
5 底板、 5a 取付孔、
6 弾性支承体、
7 弾性支承体、
8 弾性支承体、
9 貫通孔、
10 弾性支承体、
11 薄鋼板、
12 弾性支承体、
13 布、
14 外筒、
15 粘性、
16 内筒、
17 弾性支承体、
18 ベアリング、
19 弾性支承体、
20a,20b 弾性支承体、
21 免震装置、
22 基礎部、
23 ボルト、
24 定着ナット、
25 定着プレート、
26 レール、
27,28 鉄骨材、
27a 長孔、
28a 摩擦材、 28b フェースライン、
29 粘弾性材、
30 間柱、
31 耐震壁、
32 梁、
33,34 鉄骨、
35 摩擦材、
36 板。
1 Elastic bearing body,
2 pressure receiving body, 2a pressure receiving surface,
3 container, 3a end face position,
3b bottom plate,
4 Adhesive,
5 Bottom plate, 5a Mounting hole,
6 Elastic bearing body,
7 Elastic bearing body,
8 Elastic bearing body,
9 Through hole,
10 Elastic bearing body,
11 Thin steel sheet,
12 Elastic bearing body,
13 cloth,
14 outer cylinder,
15 viscosity,
16 inner cylinder,
17 Elastic bearing body,
18 bearings,
19 Elastic bearing body,
20a, 20b elastic bearing body,
21 Seismic isolation device,
22 Foundation,
23 volts,
24 fixing nut,
25 fixing plate,
26 rails,
27, 28 Steel frame,
27a long hole,
28a friction material, 28b face line,
29 Viscoelastic material,
30 studs,
31 Seismic wall,
32 beams,
33, 34 steel frame,
35 friction material,
36 plates.
Claims (5)
を特徴とする弾性支承体。 A curved storage body with a pressure receiving body made of rubber or resin inside, and a compressive force acting on at least the pressure receiving surface of the pressure receiving body;
Elastic bearing body characterized by
を特徴とする請求項1に記載の弾性支承体。 The elastic bearing body according to claim 1, wherein the pressure receiving surface of the pressure receiving body is located at a position lower than an end face position of the opening of the storage body.
を特徴とするボルト接合方法。 A through hole for inserting a bolt is provided in the elastic support body according to claim 1, and a bolt is inserted into the through hole so that the elastic support body is interposed and fixed.
A bolt joining method characterized by the above.
を特徴とする摺動型ダンパー構造。 When joining at least two members by the bolt joining method according to claim 3, a mounting hole for inserting a bolt in at least one member is formed in a long hole so that the one member can slide. To absorb sliding friction energy with
A sliding damper structure characterized by
を特徴とする回転型ダンパー構造。 When joining at least two members by the bolt joining method according to claim 3, the other member can be rotated with respect to one member to absorb frictional energy at the time of rotation,
Rotating damper structure characterized by
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004293685A JP2006105291A (en) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | Elastic bearing body, bolt joining method and damper structure |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009058025A (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Mitsubishi Electric Corp | Braking device |
JP2010255751A (en) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Bridgestone Corp | Plug for base isolation structures, and base isolation structure |
JP2017121983A (en) * | 2016-01-06 | 2017-07-13 | ニッタ株式会社 | Three-dimensional vibration control device |
CN113417500A (en) * | 2021-06-29 | 2021-09-21 | 震安科技股份有限公司 | Bolt-free friction damping device |
CN114198456A (en) * | 2021-11-16 | 2022-03-18 | 北京卫星制造厂有限公司 | Vibration damper |
-
2004
- 2004-10-06 JP JP2004293685A patent/JP2006105291A/en active Pending
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