[发明专利]摩擦接合钢板和摩擦接合结构

说明书

技术领域

本发明涉及摩擦接合钢板和摩擦接合结构，并且更具体地涉及插入于相互摩擦接合的要接合钢产品之间的摩擦接合钢板以及其中使用摩擦接合钢板的摩擦接合结构。

要求2006年4月10日申请的日本专利申请No.2006-107457和2007年2月28日申请的日本专利申请No.2007-49013的优先权，这两个申请的内容通过参考结合于此。

背景技术

按照惯例，在建筑和土木工程领域中，通常实施摩擦接合，其中紧固设备比如高强度螺栓用来紧固要接合的钢产品，它们然后通过利用由源自紧固设备的压缩力引起的摩擦阻力而相互接合，从而提供用于构成钢结构的框架的钢产品(建筑物、桥梁等)的接合结构。在一般的摩擦接合中，要接合钢产品比如基础材料(柱状物、梁、支柱等)或接合元件(拼接板、角撑板等)通过以下方法进行处理以形成摩擦表面以确保摩擦系数。也就是，应用砂磨或研磨以从钢产品移除黑锈皮，它们然后被允许防止形成红锈，或应用喷丸处理以使摩擦表面粗糙。然而，这些方法仅在摩擦表面上产生相对小的摩擦系数并且在确保稳定的摩擦阻力方面存在困难。因此，没有选择，只有采用较低的数值，在考虑到设计的安全性下，使得难以提供合理的设计。在这些环境下，很久以来就希望解决上面的困难。

同时，已知一对用于要接合钢产品的互相接触的接合面被处理，以使得作为增大通过摩擦接合要接合的钢产品之间的摩擦阻力的结构，它们在硬度和粗糙度上相互间不同(例如参照日本公开的未审专利申请No.2002-155910)。专利文献1中描述的摩擦接合结构是如此的以使得接合面之一经受一次喷丸处理并且另一个接合面经受两次喷丸处理，由此使接合面成为硬度和粗糙度不同的摩擦表面，从而增大摩擦表面之间的摩擦系数并且减少螺栓的数量或使直径变小，并且实现合理的设计。

然而，在上述专利文献1中描述的常规摩擦接合结构中，由于要接合钢产品的接合面经受一次或多次喷丸处理以形成摩擦表面，必须处理许多可利用的要接合钢产品，因而导致人工和时间的增加以及处理成本的上升，这就带来了问题。而且，即使包括喷丸的方法用来使摩擦表面的硬度和粗糙度不同以提高摩擦表面的摩擦系数，在如此获得的摩擦系数中仍然存在着较宽泛的变化。因此，并没有如所期望的那样显著提高设计中可利用的摩擦系数的上限，因而导致较小的成本效率，这就带来了另一个问题。

本发明的目标是提供一种摩擦接合钢板和摩擦接合结构，它们可以低成本应用至宽泛种类的摩擦接合部分，并且还能可靠地提高摩擦阻力，从而实现合理的设计。

发明内容

本发明的第一个方面描述的摩擦接合钢板是插入在由源自紧固设备的压缩力相互摩擦接合的要接合钢产品之间的摩擦接合钢板，摩擦接合钢板在两个面上都提供有多个相互平行地或相互以同心的方式连续形成的突起条纹并且还提供有至少一个允许紧固设备插入的插孔，其中突起条纹的一部分设计为维氏硬度高于要接合钢产品的表面。

在本发明的摩擦接合钢板中，可布置为使得突起条纹的一部分设置为维氏硬度比要接合钢产品的表面高至少两倍。

维氏硬度是根据日本工业标准(JIS)的测试方法(JIS Z2244)或如由国际标准化组织(ISO)所规定的测试方法(ISO 6507-1)测试的金属材料的硬度，在这种情况下，指的是要接合钢产品和摩擦接合钢板各自的表面硬度。即，摩擦接合钢板上突起条纹的一部分处的维氏硬度作为H_vh给出并且要接合钢产品的表面上的维氏硬度作为H_vm给出，可布置为使得要接合钢产品和摩擦接合钢板分别设置表面硬度以使得硬度比r_h(＝H_vh/H_vm)能满足以下公式(1)。

r_h≥3...(1)

根据上述本发明，由于摩擦接合钢板上突起条纹的一部分设置为比要接合钢产品的表面要硬(优选地，硬度高出至少两倍)，摩擦接合钢板上的突起条纹能更容易地进入要接合钢产品中，并且因而进入的摩擦接合钢板的机械滑移阻力所引起的摩擦阻力作用于要接合钢产品之间，从而使得经由摩擦接合钢板要接合钢产品之间的摩擦系数显著地增大。因此，摩擦接合结构由能容易地从理论或实验的角度确认的滑移阻力机构所构成并且摩擦系数的变化较小。因此，能在设计上将摩擦系数设置为精确的高值并且还实现合理的设计。换言之，摩擦系数能设置为比常规情况下要高以减少螺栓的数量或最小化其直径，因而使得能将基础材料的面积的局部损失保持至最小程度。而且，通过使接合板和角撑板更小，能降低钢产品的数量并且还降低建筑结构和土木工程构造所需的材料/构造成本。