JP2005146780A

JP2005146780A - 取付金具

Info

Publication number: JP2005146780A
Application number: JP2003389556A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Ishimaru; 辰治石丸; Shusuke Ishigaki; 秀典石垣; Ippei Hata; 一平秦
Original assignee: Nihon University
Current assignee: Nihon University
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】建物に容易にトグル制振装置を取付けることができる取付金具を提供することを課題とする。
【解決手段】取付金具１０をボルトとナットで木製の壁枠２８の３箇所の隅部に固定し、連結片２６の連結孔３０へリング４２を介してロープ３４の一端、ロープ３６の一端、オイルダンパー３８の一端をそれぞれ回転可能に連結することでトグル制振装置３２を取付けることができる。このため、取付工数が削減でき、施工コストを抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物の揺れを抑えるトグル制振装置を建物の軸組に取付けるための取付金具に関する。

戸建て住宅のように比較的軽い建物で、しかも、固有周期の長い建物（揺れ易く、大きな変形量を伴うような建物）では、地震対策として、高層ビルのような重量物を対象とした免震構造をそのまま用いることはできない。

そこで、戸建て住宅の軸組にトグル制振装置を取付け、地震等による軸組の層間変形を増幅して、ダンパーで効率的に振動エネルギーを吸収し、居住性を改善させたものがある（特許文献１）。

しかし、このトグル制振装置を一般住宅に取付けるためには、柱や梁に取付用のフランジをボルトや溶接によって取付ける必要があり、非常に手間である。

また、軸組で使用する取付けボルト等のため軸組を構成する部材に断面欠損が生じ、トグル制振装置が有効に働かないこともある。
特願平９−２４９１６０号

本発明は係る事実を考慮し、容易にトグル制振装置をその効果を保持したままで取付けることができる取付金具を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、建物の軸組を構成する上部側の梁材へ一端が回転可能に連結された第１線材と、建物の軸組を構成する下部側の梁材へ一端が回転可能に連結された第２線材と、所定の角度を持たせて前記第１線材と前記第２線材の他端を連結する連結部と、一端が前記梁材に回転可能に連結され他端が前記連結部に連結されて連結部の運動を減衰するエネルギー吸収手段と、前記連結部と前記梁材に連結され前記第１線材と前記第２線材に張力を発生させるばね材と、を有するトグル制振装置に用いられる取付金具であって、前記軸組を構成する柱材の端部が挿入される筒体と、前記筒体から該筒体に対して直交する方向へ延出し前記梁材に面接する座板と、前記筒体と前記座板が形成する隅部に設けられた連結片と、前記連結片に穿設され、前記第１線材の一端、前記第２線材の一端、又は前記エネルギー吸収手段の一端が回転可能に連結される連結孔と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、建物の軸組を構成する上部側の梁材に第１線材の一端が回転可能に取付けられており、また、下部側の梁材に第２線材の一端が回転可能に取付けられている。第１線材と第２線材の他端は、連結部によって、所定の角度を持たせて連結されて、トグル機構を構成している。

このように、トグル機構を構成することにより、上部側の梁材と下部側の梁材が、小さく水平方向へ相対変位しても、連結部は大きく円弧運動し、大きな変位に増幅する。このため、小さい変位×大きな力＝大きな変位×小さな力という関係が成立する。

そして、連結部の円弧運動は、一端が梁材に回転可能に連結されたエネルギー吸収手段により減衰される。これによって、エネルギー吸収手段の小さな制動力で、建物の振動が減衰され、中小の地震や風による小さな振動が効果的に制振される。また、トグル機構を構成する部材を線材とすることで、トグル制振装置の軽量化を図ることができる。

このトグル制振装置は、柱材と梁材に固定される取付金具を介して軸組に取付けられる。この取付金具は、柱材の端部が挿入される筒体を備えており、ボルトや金属ねじ等によって柱材と一体となるように固定される。また、筒体からは座板が延出しており、梁材の外面に面接して、ボルトや金属ねじ等によって梁材に固定することができる。これにより、柱材と梁材が形成する隅部に取付金具が強固に固定され、柱材と梁材と一体となって耐力を発揮する。

筒体と座板が形成する隅部には連結片が設けられており、連結片に穿設された連結孔へ第１線材の一端、第２線材の一端、又はエネルギー吸収手段の一端が回転可能に連結されると共に、ばね部材によって第１線材と第２線材に張力が与えられることにより、柱材と梁材とトグル制振装置が一体となって耐力を発揮する。

そして、第１線材、第２線材、及びエネルギー吸収手段から取付金具へ伝わる力の分力は、筒体が柱材の全周囲を取り囲み一体となっているため、柱材の軸力となる。これにより、軸組の振動エネルギー吸収能力と耐震強度を向上させることができる。

このような取付金具を軸組の３箇所の隅部に固定し、連結孔へ第１線材の一端、第２線材の一端、エネルギー吸収手段の一端をそれぞれ回転可能に連結することで、建物にトグル制振装置を簡単に取付けることができる。

請求項２に記載の発明は、前記筒体の端部及び前記座板の端部から延出し、前記梁材の側面を囲む袴部が設けられたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、座板と袴部で角材である梁材の３面を取り囲んで固定されるため、梁材の１面で固定する方式と比べると、取付強度が向上する。

請求項３に記載の発明は、前記筒体の底部に前記柱材の端面を支持する底板を設けたことを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、前記筒体の底部に底板を設け、この底板に柱材の端面を支持させ軸力を上下に伝達する。これにより、柱材を取付金具に固定するボルトの本数を減らすことができ、柱材の断面欠損が減るため、柱材の軸力が大きくなる。また、柱材が鉄骨の場合、溶接しないで軸組構造を構築することができる。

請求項４に記載の発明では、建物の軸組を構成する上部側の梁材へ一端が回転可能に連結された第１線材と、建物の軸組を構成する下部側の梁材へ一端が回転可能に連結された第２線材と、所定の角度を持たせて前記第１線材と前記第２線材の他端を連結する連結部と、一端が前記梁材に回転可能に連結され他端が前記連結部に連結されて連結部の運動を減衰するエネルギー吸収手段と、前記連結部と前記梁材に連結され前記第１線材と前記第２線材に張力を発生させるばね材と、を有するトグル制振装置に用いられる取付金具であって、前記軸組を構成する柱材の端部が挿入される縦筒体と、前記筒体から該筒体に対して直交する方向へ延出し前記梁材の端部が挿入される横筒体と、前記縦筒体と前記横筒体が形成する隅部に設けられた連結片と、前記連結片に穿設され、前記第１線材の一端、前記第２線材の一端、又は前記エネルギー吸収手段の一端が回転可能に連結される連結孔と、を有することを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、縦筒体へ柱材の端部を挿入し、横筒体に梁材の端部を挿入してボルト等で固定する。すなわち、取付金具が柱材と梁材の連結部の継手として機能する。これにより、ボルトを取り外すだけで、建物の解体、修理、移築が容易にできるようになる。

なお、建物としての剛性は、請求項１と同様に軸組に設けられたトグル制振装置によって、付与することができる。

本発明は上記構成としたので、トグル制振装置を容易に取付けることができ、また、柱材の軸力を最大限に発揮させることができる。

図１〜図４に示すように、第１形態に係る取付金具１０は、断面が四角形状の筒体１４と、筒体１４の端部から直角に延出する座板１６と、座板１６の端部から延出して角梁２４の側面を囲む袴部１７と、ロープ等が連結される連結片２６を備えている。

筒体１４は鋼鈑を溶接或いは角パイプを所定の長さに切断したもので、内寸は木製の角柱１８の４面を取り囲み密着する大きさに設定されている。また、筒体１４には、ボルト孔１９が穿設されており、このボルト孔１９からボルト２０を挿入し、角柱１８に形成された図示しない貫通孔を通じて反対側のボルト孔１９まで貫通させ、ナット２２で締結することで、筒体１４が角柱１８に強固に固定され一体となる。

また、鋼鈑で成形された座板１６は筒体１４の端部に溶接されており、角柱１８の左右に位置する木製の角梁２４の上に載置される。座板１６にも、ボルト孔１９が穿設されており、このボルト孔１９からボルトを挿入し、角梁２４を上下に貫通する図示しない貫通孔を通じて反対側に設けられたナットで締結する。

また、座板１６の端部からは鋼鈑の袴部１７が下方へ延出している。袴部１７は、筒体１４の下端部と一体となる長方形状の鋼鈑であり、角梁２４の側面を囲んで、角柱１８と角梁２４の連結強度を向上させている。

座板１６と筒体１４の隅部には、座板１６と筒体１４に跨るように連結片２６が溶接されている。この連結片２６の側面は、角柱１８と角梁２４とで構成される軸組２８の面と平行となっている。

連結片２６には、連結孔３０が穿設されており、後述のトグル制振装置３２を構成するロープ３４、３６、オイルダンパー３８、及びターンバックル４０が連結される。

ここで、トグル制振装置３２について説明する。

図１及び図４に示すように、トグル制振装置３２は、中央部の角柱１８、この両側に配置された二本の角柱１８、及び上下の角梁２４とで構成される軸組２８に取付けられる。なお、左右対称に配置されたトグル制振装置３２の構造は同一なので、右側のトグル制振装置３２を例に採って説明する。

角柱１８の上下には、取付金具１０が固定され、角梁２４との隅部には連結片２６が位置している。また、角柱１８の下部には、片側にしか連結片２７がない取付金具１２が固定されている。

連結片２６の連結孔３０にはロープ３４の一端が連結されている。また、連結片２７の連結孔３０にはロープ３６の一端が連結されている。さらに、ロープ３４、３６の他端は、オイルダンパー３８のロッド３８Ｂの先端部に設けられた連結孔４４に連結されている。

オイルダンパー３８のシリンダー３８Ａには、ターンバックル４０が直列に連結されており、ターンバックル４０の端部は連結片２６の連結孔３０にピン３９で回転可能に連結されている。このターンバックル４０によって、ロープ３４、３６が連結されたリング４４を中央の角柱１８側に引き寄せることで、ロープ３４、３６にテンションを付加し、所定の角度を持ったロープ３４、３６でトグル機構を構成する。なお、ターンバックル４０でロープ３４、３６にテンションを付加することで、筒体１４及び座板１６を介して、角柱１８及び角梁２４に軸力が働き、角柱、角梁、ロープでトラスが構成される。

また、オイルダンパー３８はコイルばね４２の中に挿通されており、コイルばね４２の両端部は、それぞれ連結孔４４とターンバックル４０に連結され、ばね力を付与することでトグル制振装置の姿勢を一定に保持している。

次に、第１形態の取付金具で取付けられたトグル制振装置３２の作用を説明する。

地震等によって、図４の状態から図５に示すように、建物が右方向へ水平変位して、軸組２８も右方向へ変位したとすると、トグル機構を構成するロープ３４、３６が連結孔３０を中心に回転運動を行うため、連結孔４４の部分で上側の角梁２４と下側の角梁２４の相対変位量が増幅され、オイルダンパー３８を大きく作動させる。これにより、小さい変位×大きな力＝大きな変位×小さな力という関係が成立する。そして、オイルダンパー３８の小さな制動力で、軸組２８の振動が減衰され、中小の地震や風による建物の小さな振動が効果的に制振される。

また、図６に示すように、建物が左方向へ水平変形して、軸組２８も左方向へ変位したとすると、トグル制振装置３２は図５とは逆の挙動を示す。また、角柱に筒体を挿入して固定するので、角柱と取付金具が一体となり、軸組の強度も向上する。

このように、取付金具１０、１２は、角梁及び角柱に貫通孔を形成して、ボルトとナットで締結するだけで、軸組に取付けることができるため、施工が容易となる。

なお、本形態では、袴部１７で角梁２４の側面を取り囲むようにしたが、図７〜図９に示す第２形態のように、座板１６だけを角梁２４に固定する取付金具７８でもよい。また、図１０に示す第３形態のように、筒体８０に連結片８２が固定されたアングル形状の座板８６を後付けして取付金具８８として、軸組に取付けても構わない。

さらに、連結片の形状は、台形に限らず、連結孔が形成できる大きさがあれば、矩形状でもよい。要は、角梁と角柱の隅部に取付けることができる板材があって、この板材に連結片が一体に固定されている構成であれば、取付金具の形状等は問わない。

また、図１１に示す第４形態のように、取付金具９０の筒体９２の底部へ座板９６の板厚と略同一厚みの底板９４を鉄又は強化プラスチックで形成してもよい。この底板９４に角柱１８の端面を支持させ軸力を上下に伝達する。これにより、角柱１８を取付金具９０に固定するボルトの本数を減らすことができ、角柱１８の断面欠損が減るため、角柱１８の軸力が大きくなる（本実施例では、角柱１８にホゾを形成しているが、これは必ずしも必要ない）。また、角柱１８が鉄骨の場合、溶接しないで軸組構造を構築することができるさらに、図１２に示す第５形態のように、側面視野にてクロス形状の取付金具９８では、縦筒体１００へ角柱１８の端部を挿入し、横筒体１０２に角梁２４の端部を挿入してボルト２０で固定する。すなわち、取付金具９８が角柱１８と角梁２４の連結部の継手として機能する。これにより、ボルト２０を取り外すだけで、建物の解体、修理、移築が容易にできる。

本発明の取付金具は、木造の一般住宅だけでなく、鉄骨の軸組構造に利用することができる。

第１形態に係る取付金具を用いてトグル制振装置を取付けた軸組を示す斜視図である。第１形態に係る取付金具と柱、梁との関係を示す分解斜視図である。第１形態に係る取付金具を柱、梁に取付けた状態を示す斜視図である。第１形態に係る取付金具を用いてトグル制振装置を取付けた軸組を示す正面図である。第１形態に係る取付金具を用いてトグル制振装置を取付けた軸組が揺れている状態を示した正面図である。第１形態に係る取付金具を用いてトグル制振装置を取付けた軸組が揺れている状態を示した正面図である。第２形態に係る取付金具を用いてトグル制振装置を取付けた軸組を示す正面図である。第２形態に係る取付金具と柱、梁との関係を示す分解斜視図である。第２形態に係る取付金具を柱、梁に取付けた状態を示す斜視図である。第３形態に係る取付金具の斜視図である。第４形態に係る取付金具の斜視図である。第５形態に係る取付金具の斜視図である。

符号の説明

１０取付金具
１２取付金具
１４筒体
１６座板
１７袴部
２６連結片
２７連結片
３０連結孔

Claims

建物の軸組を構成する上部側の梁材へ一端が回転可能に連結された第１線材と、建物の軸組を構成する下部側の梁材へ一端が回転可能に連結された第２線材と、所定の角度を持たせて前記第１線材と前記第２線材の他端を連結する連結部と、一端が前記梁材に回転可能に連結され他端が前記連結部に連結されて連結部の運動を減衰するエネルギー吸収手段と、前記連結部と前記梁材に連結され前記第１線材と前記第２線材に張力を発生させるばね材と、を有するトグル制振装置に用いられる取付金具であって、
前記軸組を構成する柱材の端部が挿入される筒体と、前記筒体から該筒体に対して直交する方向へ延出し前記梁材に面接する座板と、前記筒体と前記座板が形成する隅部に設けられた連結片と、前記連結片に穿設され、前記第１線材の一端、前記第２線材の一端、又は前記エネルギー吸収手段の一端が回転可能に連結される連結孔と、を有することを特徴とする取付金具。
前記筒体の端部及び前記座板の端部から延出し、前記梁材の側面を囲む袴部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の取付金具。
前記筒体の底部に前記柱材の端面を支持する底板を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の取付金具。
建物の軸組を構成する上部側の梁材へ一端が回転可能に連結された第１線材と、建物の軸組を構成する下部側の梁材へ一端が回転可能に連結された第２線材と、所定の角度を持たせて前記第１線材と前記第２線材の他端を連結する連結部と、一端が前記梁材に回転可能に連結され他端が前記連結部に連結されて連結部の運動を減衰するエネルギー吸収手段と、前記連結部と前記梁材に連結され前記第１線材と前記第２線材に張力を発生させるばね材と、を有するトグル制振装置に用いられる取付金具であって、
前記軸組を構成する柱材の端部が挿入される縦筒体と、前記筒体から該筒体に対して直交する方向へ延出し前記梁材の端部が挿入される横筒体と、前記縦筒体と前記横筒体が形成する隅部に設けられた連結片と、前記連結片に穿設され、前記第１線材の一端、前記第２線材の一端、又は前記エネルギー吸収手段の一端が回転可能に連結される連結孔と、を有することを特徴とする取付金具。