JP2004183302A

JP2004183302A - 制震金具および制震装置

Info

Publication number: JP2004183302A
Application number: JP2002350920A
Authority: JP
Inventors: Akio Hyodo; 明夫兵藤
Original assignee: GARCON KK; TAISHIN DOCTOR KK
Current assignee: GARCON KK; TAISHIN DOCTOR KK
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】耐震作用と制震作用の両機能を発揮し、地震等の振動を効率よく減衰させ、構造物の剛性を高める小型で取り扱いの容易な制震金具および制震装置を提供することにある。
【解決手段】それぞれ一辺に直角に折り曲げた取り付け片を有する略同形の一対の鋼板１，２と、この一対の鋼板１，２を上記取り付け片が互いに直交するように重ね合わせた両鋼板の間隙に挟着した粘弾性体３と、一端を一方の鋼板に固定し、他端を他方の鋼板に固定した少なくとも１本以上の棒状の板バネ４とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建物等の構造物の震動を低減するために用いる制震金具および制震装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１、図１２は従来の制震金具の使用状態を示す図であり、この制震金具は略同一形状をした一対の平板状の後板１５１および前板１５２と、この両板の間隙に挟着された粘弾性体１５３とから構成されている。そして、この制震金具は柱１０１の間に多段に横設された相対する横部材１０２の間に設置され、上部横部材１０２ａには平板状の後板１５１をボルト１５４で固定し、下部横部材１０２ｂには平板状の前板１５２をボルト１５４で固定する。
【０００３】
そして、図１３に示すように、構造物に対して水平方向に振幅値Ｖ０の振動が加えられた場合には、後板１５１と前板１５２とが水平方向に沿って相対的に振幅値Ｖ０と一致する振幅作動をするため、このとき生ずる粘弾性体１５３の剪断変形に伴う抵抗力を通じて振動エネルギを消費し、振動を低減せしめている。
【０００４】
しかし、後板１５１と前板１５２の振幅作動量は、加えられた振動の振幅幅Ｖ０と同じ値であって、粘弾性体１５３の抵抗力はこの振幅作動量に対して一義的に定まるため、最大許容振幅値以外の振幅幅に対しては十分な抵抗力を得ることができないという課題があった。
【０００５】
そこで、上記構成の制震金具を２以上設置して力学的特性の異なる粘弾性体を２種類以上用い、横部材１０２に対する制震金具の後板１５１と前板１５２の取り付け距離をＬ、上下横部材の距離をｈとしたとき、両者の比である変換係数βを粘弾性体の力学的特性に応じて選定するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
このような構成とすることにより、種々の振幅幅に対しても大きな抵抗力を得ることができ、構造物の振動を効率よく低減することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特許番号第２６１０２４３号公報（第３欄第１５行目〜第３６行目および図１８〜図２０）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の制震金具を２以上設置する制震装置は、形状が大型化し、コストアップとなる。また、構造物の剛性を高めるものとして耐震金具が有り、又地震等の振動を減衰させるものとして制震・免震工法があるが、この二つは目的が異なり、未だに耐震金具と制震作用を合わせ持った製品は存在していない。このため、木造住宅においては装着の工夫が必要とされ、取扱いが容易ではなかった。
【０００９】
この発明は上記のような従来の課題を解消するためになされたもので、耐震作用と制震作用の両機能を付加させた小型で取り扱いの容易な制震金具および該制震金具を使用した制震装置を安価に得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る制震金具は、それぞれ少なくとも一辺に直角に折り曲げた取り付け片を有する略同形の一対の鋼板と、この一対の鋼板を上記取り付け片が互いに直交するように重ね合わせた両鋼板の間隙に挟着した粘弾性体と、一端を一方の鋼板に固定し、他端を他方の鋼板に固定した少なくとも１本以上の棒状の板バネとを備えたものである。
【００１１】
この発明に係る制震金具は、棒状の板バネの一端を一方の鋼板の外側に取り付け、上記棒状の板バネの他端を上記一方の鋼板に設けた窓孔から他方の鋼板に取り付けたものである。
【００１２】
この発明に係る制震金具は、棒状の板バネの一端を一方の鋼板の外側に設けた取り付け台に取り付け、上記棒状の板バネの他端を上記一方の鋼板に設けた窓孔に勘合した他方の鋼板に設けた取り付け台に取り付けたものである。
【００１３】
この発明に係る制震金具における取り付け台は、板バネの端部を係止する凹部を有するものである。
【００１４】
この発明に係る制震金具は、取り付け台および棒状の板バネを覆うカバーを一方の鋼板の外側に設けたものである。
【００１５】
この発明に係る制震金具は、カバーは内部に、棒状の板バネの端部を取り付ける取り付け台を設けたものである。
【００１６】
この発明に係る制震金具は、一対の鋼板同士を固定する複数本の固定部材を一体的に支持する支持板を備えたものである。
【００１７】
この発明に係る制震金具は、重ね合わせた一方の鋼板と支持板との間隙に粘弾性体を配設したものである。
【００１８】
この発明に係る制震装置は、請求項１〜８のうちのいずれか１項記載の制震金具を用い、この制震金具の一方の鋼板を構造物の柱に取り付け、他方の鋼板を構造物の土台または梁に取り付けたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図面について説明する。
実施の形態１
図１はこの発明の実施の形態１を示す制震金具の分解斜視図、図２は制震金具を構成する一方の鋼板の外面に板バネを取り付けた状態の平面図と正面図および左側面図、図３は制震金具を構成する他方の鋼板の平面図と正面図および左側面図、図４は上記一方の鋼板の外面に取り付けるカバーの平面図、図５は組立状態の裏面側斜視図、図６は組立状態の表面側斜視図、図７は図６のＡ−Ａ線に沿う拡大横断面図、図８はカバーを取り除いた制震金具の平面図である。
【００２０】
図において、鋼板１，２は略同形の一対の平板からなり、この一対の鋼板１，２の重ね合わせた間隙に粘弾性体３を配設し、棒状（短冊状も含む）の板バネ４の一端を鋼板１に他端を鋼板２に取り付けたものである。
【００２１】
鋼板１は、一部の角を切除した略四角形をなし、その少なくとも一辺には直角に折り曲げた取り付け片１１が形成されているとともに、鋼板１の平面部には組立てボルトを通す穴１２が三角形の各頂点に略一致するように形成され、角を切除した近傍には四角な窓孔１３が形成されている。また、この鋼板１の平面部外面には板バネ４の一端を取り付ける取り付け台７が設けられ、この取り付け台７および板バネ４を覆う横断面コ字形のカバー５を取り付けるねじ穴６が形成されている。
【００２２】
このカバー５は横断面コ字型をなし、開口側両側を外側へ直角に折り曲げて取り付け片５１を形成し、その取り付け片５１には図１に示すように、取り付けねじ５２の通し穴５３が形成されている。
【００２３】
鋼板２は、鋼板１と略同形をなし、その少なくとも一辺に直角に折り曲げた取り付け片２１が形成され、鋼板１と重ね合わせたとき該鋼板１の穴１２に対向する位置にボルトを通し該ボルトが自由に動くことができる大きさの穴２２を有するともに、鋼板１の窓孔１３に勘合する位置に板バネ４を取り付ける取り付け台２３が設けられている。この取り付け台２３には板バネ４の端部を係合する凹部２３ａが設けられている。この場合、窓孔１３に勘合し取り付け台２３は該窓孔内で前後左右に自由に動ける寸法関係になっている。
【００２４】
粘弾性体３は、ブチルゴムを基材とし、複数の樹脂を混入したものである。また、支持板８は一枚の平板であって、一対の鋼板１，２同士を固定する複数本の固定部材９（例えばボルト）を一体的に支持している。
【００２５】
次に上記各構成要素の組み付け方について説明する。先ず、鋼板１，２を取り付け片１１，２１が互いに直交するように重ね合わせ、両者間に四角形の粘弾性体３を配設するとともに、３本のボルト９を備えた支持板８を該ボルトを鋼板２の３箇所の穴２２から鋼板１の３箇所の穴１２に通して該鋼板２に重ね合わせ、鋼板２と支持板８との間にも粘弾性体３を配設し、ボルト９にナット１０を螺合して全体を一体的に固定する。
【００２６】
この固定により、鋼板２に設けた板バネ４の取り付け台２３が鋼板１の窓孔１２から該鋼板１の外面に突出する。そこで、一端を鋼板１の外側に設けた取り付け台７に取り付けた棒状の板バネ４の他端を、窓孔１２から鋼板１の外面に突出した鋼板２側の取り付け台１２に取り付けた後、この取り付け台７，２３及び板バネ４をカバー５で覆い、このカバー５をねじ穴６に螺合したねじ５１で鋼板１に取り付ける。
【００２７】
以上のように実施の形態１によれば、両鋼板の間隙に挟着した粘弾性体の弾性力と、一端を一方の鋼板に固定し、他端を他方の鋼板に固定した少なくとも１本以上の板バネと弾性力との組み合わせにより、地震により加えられる如何なる振動エネルギーをも、効率よく吸収し、減衰力を発揮することができる。また、軽量、小型化かされており、取り扱いが容易で、メンテナンスの必要がなく、半永久的に使用できるという効果がある。
【００２８】
実施の形態２
図９は上記のようにして組み立てた制震金具を、構造物としての木造住宅の耐久性、耐震性を高めために使用した状態を示す制震装置の斜視図あり、上記制震金具を構成する一方の鋼板１の取り付け片１１を柱１６に木ねじ、釘等３１で取り付けるとともに、他方の鋼板２の取り付け片２１を梁１７に木ねじ、釘等３２で取り付けたものである。なお、図９では制震金具の使用状態を示した概要図であり、カバー５および該カバーで覆われる板バネ４該板バネの端部を取り付ける取り付け台７，２３は図示を省略している。
【００２９】
このように制震金具を取り付けることにより、柱１６から梁１７に作用する外力によって、柱１６及び梁１７が２点鎖線で示すように変位することを、制震金具の構成要素である板バネ４および粘弾性体３の弾性復元力が抑え、すべての振動エネルギーを効率良く消費するように機能する。この結果、図１０に示すように、上記実施の形態１の制震金具を使用した場合（太い実線）と、使用しない場合（細い実線）とを対比させた、時間に対する変位の特性図から明らかなように、実施の形態１の制震金具を使用することにより、変位を極めて小さくすることができた。
【００３０】
そして、上記の鋼板１と鋼板２は３本のボルト９により固定されるが、このボルト９は鋼板２に開けられた穴１２内を可動出来るように設計されており、この穴１２の範囲は震動による最大差異剪断変形に対応できるよう設定されている。従って、これにより地震のみならず建物に伝わる交通・風による振動等による震動エネルギーも効率よく、かつ確実に減衰せしめることができる。
【００３１】
以上のように、この実施の形態２によれば、柱１６から梁１７に作用する外力を、制震金具の構成要素である板バネ４および粘弾性体３の弾性復元力が抑え、すべての振動エネルギーを効率良く消費するように機能するので、地震のみならず建物に伝わる交通・風等による震動エネルギーも効率よく、かつ確実に減衰せしめることができ、耐震作用と制震作用を発揮することができる。
【００３２】
実施の形態３
上記実施の形態１、２によれば、鋼板１の外側に取り付け台７を設けているが、この取り付け台７は予めカバー５の内部に設け、この取り付け台７に板バネ４の一端を取り付けておいてもよい。この場合は、板バネ４の他端（自由端）を鋼板１の穴１２から突出した鋼板２の取り付け台２３の凹部２３ａに係合させた後、カバー５を鋼板１の外面に取り付ける。
【００３３】
また、互いに取り付けた鋼板１，２の対向内面の一方に板バネの一端を、他方に板バネの他端を取り付けてもよい。この構成においても、板バネと粘弾性体の弾性復元力の組み合わせによって、すべての振動エネルギーを効率良く消費するとともに、実施の形態１における板バネを覆うカバーを必要としなくなるため、より構成を簡略化し、安価に得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、それぞれ少なくとも一辺に直角に折り曲げた取り付け片を有する略同形の一対の鋼板と、この一対の鋼板を上記取り付け片が互いに直交するように重ね合わせた両鋼板の間隙に挟着した粘弾性体と、一端を一方の鋼板に固定し、他端を他方の鋼板に固定した少なくとも１本以上の棒状の板バネとを備えた構成としたので、地震による振動エネルギーを、粘弾性体と板バネの弾性力によって効率よく吸収し、減衰力を発揮することができる。また、軽量、小型化かされており、取り扱いが容易で、メンテナンスの必要がなく、半永久的に使用できるという効果がある。
【００３５】
また、この発明によれば、棒状の板バネの一端を一方の鋼板の外側に取り付け、上記棒状の板バネの他端を上記一方の鋼板に設けた窓孔から他方の鋼板に取り付けた構成であるから、板バネの取り付けが容易であるという効果がある。
【００３６】
また、この発明によれば、棒状の板バネの一端を一方の鋼板の外側に設けた取り付け台に取り付け、上記棒状の板バネの他端を上記一方の鋼板に設けた窓孔に勘合した他方の鋼板に設けた取り付け台に取り付けるように構成したので、板バネの取り付けがより容易であるという効果がある。
【００３７】
また、この発明によれば、取り付け台は、板バネの端部を係止する凹部を有するように構成したので、外部振動によって板バネに捩れ力が加わっても、取り付け台から板バネ端部が離脱することがなく、耐久性に富んだ制震金具が得られるという効果がある。
【００３８】
また、この発明によれば、一方の鋼板の外側に取り付け台および棒状の板バネを覆うように取り付けたカバーを設けた構成としたので、板バネおよび取り付け台が外部に露出することがなく、外観体裁が良いという効果がある。
【００３９】
また、この発明によれば、カバー内部に、棒状の板バネの一端を取り付ける取り付け台を設けたので、予めこの取り付け台に棒状の板バネの一端を取り付けておくことにより、構成部品の取り扱いがより容易になるという効果がある。
【００４０】
また、この発明によれば、一対の鋼板同士を固定する複数本の固定部材を一体的に支持する支持板を備えた構成としたので、組み付けが容易になるとともに、複数本の固定部材が支持板と一体であるため、外観体裁が良いという効果がある。
【００４１】
また、この発明に係る制震金具は、一方の鋼板と支持板との間隙に粘弾性体を配設した構成としたので、この粘弾性体が他の粘弾性体および板バネの弾性力とともに作用して、地震、交通機関、風等による振動エネルギーを、より効率よく吸収し、減衰力を発揮することができるという効果がある。
【００４２】
また、この発明の制震金具を用い、この制震金具の一方の鋼板を構造物の柱に取り付け、他方の鋼板を構造物の土台または梁に取り付けた構成としたので、耐震金具としての機能を発揮して、構造物としての木造住宅の剛性を高める効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す制震金具の分解斜視図である。
【図２】この制震金具を構成する一方の鋼板の外面に板バネを取り付けた状態の平面図と正面図および左側面図である。
【図３】この制震金具を構成する他方の鋼板の平面図と正面図および左側面図である。
【図４】この制震金具を構成する一方の鋼板の外面に取り付けるカバーの平面図である。
【図５】組立状態の表面側を示す斜視図である。
【図６】組立状態の裏面側を示す斜面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線に沿う横断側面図である。
【図８】カバーを取り除いた制震金具の平面図である。
【図９】本発明の制震金具の使用状態図である。
【図１０】この制震金具を取り付けた場合と取り付けなかった場合において、構造物に外部振動が加わったときの時間に対する変位の関係を示す特性図である。
【図１１】従来の制震金具の使用状態図である。
【図１２】図１１の矢示方向から見た図である。
【図１３】その制震金具の使用状態図である。
【符号の説明】
１鋼板１
２鋼板１
３粘弾性体
４板バネ
５カバー
６穴
７取り付け台
８支持板
９ボルト（固定部材）
１０ナット
１１取り付け片
１２穴
１３窓穴
２１取り付け片
２２穴
２３取り付け台

Claims

それぞれ少なくとも一辺に直角に折り曲げた取り付け片を有する略同形の一対の鋼板と、この一対の鋼板を上記取り付け片が互いに直交するように重ね合わせた両鋼板の間隙に挟着した粘弾性体と、一端を一方の鋼板に固定し、他端を他方の鋼板に固定した少なくとも１本以上の棒状の板バネとを備えた制震金具。
棒状の板バネの一端を一方の鋼板の外側に取り付け、上記棒状の板バネの他端を上記一方の鋼板に設けた窓孔から他方の鋼板に取り付けた請求項１記載の制震金具。
棒状の板バネの一端を一方の鋼板の外側に設けた取り付け台に取り付け、上記棒状の板バネの他端を上記一方の鋼板に設けた窓孔に勘合した他方の鋼板に設けた取り付け台に取り付けことを特徴とする請求項１記載の制震金具。
取り付け台は、板バネの端部を係止する凹部を有することをことを特徴とする請求項３記載の制震金具。
取り付け台および棒状の板バネを覆うカバーを一方の鋼板の外側に設けたことを特徴とする請求項１記載の制震金具。
カバーは内部に、棒状の板バネの端部を取り付ける取り付け台を設けたことを特徴とする請求項５記載の制震金具。
一対の鋼板同士を固定する複数本の固定部材を一体的に支持する支持板を備えたことを特徴とする請求項１記載の制震金具。
重ね合わせた一方の鋼板と支持板との間隙に粘弾性体を配設したことを特徴とする請求項１記載の制震金具。
請求項１〜８のうちのいずれか１項記載の制震金具を用い、この制震金具の一方の鋼板を構造物の柱に取り付け、他方の鋼板を構造物の土台または梁に取り付けた制震装置。