JP2005240318A - 制震用ブレース装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大きな振動に対して複数の粘弾性体により効率よく振動を減衰させることができると共に、粘弾性体の破損等のない制震用ブレース装置を提供する。
【解決手段】 制震用ブレース装置１０は、２本の柱部材１，２と、その間に架け渡された２本の梁３，４とによって形成される構造用骨組内に設けられており、ブレース部１１ａ〜１４ａと中心板部１１ｂ〜１４ｂとからなる４個の支持部材１１〜１４が対角線状に配置され、骨組の四隅に固定された取付板５ａ〜５ｄに、左回りに順次ブレース部１１ａ〜１４ａが一端にて固定されてＸ字状に配置され、中心板部１１ｂ〜１４ｂが前側から順に重ね合わされている。各中心板部１１ｂ〜１４ｂ間には、粘弾性体１５ａ〜１５ｃが中心板部に固定されて介在している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄筋コンクリート造り、鉄骨造り、あるいは木造等の種々の建築物における柱と梁とから構成される構造用骨組内に配設されて、地震等により建築物に加えられる振動を抑える制震用ブレース装置に関する。

従来、この種の制震用ブレース装置としては、例えば特許文献１に示すように（図４，５参照）、各一対の柱１と梁２とから構成される構造用骨組３内に、互いに重ね合わされる剛性板材４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂ間に粘弾性体６ａ及び６ｂを挟んだ一対の制震ダンパー４，５を、対角線状に配置して骨組の四隅３ａに固定し、さらに、一対の制震ダンパー４，５の交差した中央交差部に緩衝材８（粘弾性体）を介在させたものが知られている。このブレース装置によれば、粘弾性体を用いた制震ダンパー４，５の２つがブレースとして互いに交差状に配置されているため、構造用骨組３ひいては建築物全体の耐震補強だけではなく、地震時に粘弾性体の剪断変形により建築物に減衰性を付与してその地震エネルギを吸収させることが可能である、とされている。これにより、ブレース装置においては、ブレース架構という小規模な施工でも、建築物全体の耐震性能の向上が図られる、というものである。
特開２００１−１８２３５９号公報

ところで、図６−１，２に示すように、上記構造用骨組３に振動が加えられたときに、ブレース装置の一方の制震ダンパ５の長さが１から（１＋α）に延び、他方の制震ダンパ４の長さが１から（１−β）に収縮した場合、ダンパ５を構成する２本の剛性板材５ａ−５ｂ間で粘弾性体６ａがαの伸びを受け、ダンパ４を構成する２本の剛性板材４ａ−４ｂ間で粘弾性体がβの収縮を受ける。また、回転変位に対しては、剛性板材５ａ，５ｂと剛性板材４ａ，４ｂ間で緩衝材８が変位を受けることになり、いずれも単一の粘弾性体で大きな変位を受けなければならない。そのため、大きな振動に対しては、制震ダンパ４，５が破損する等の損傷を受けるおそれがある。

本発明は、上記問題を解決しようとするもので、構造用骨材への大きな振動に対して複数の粘弾性体により効率よく振動を減衰させることができると共に、粘弾性体が破損等の損傷を受けることのない制震用ブレース装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、柱と梁とから構成される構造用骨組内に、４つの支持部材が構造用骨組の四隅に取り付けられて構造用骨組の中心に向けて延びており、支持部材が取り付けられた四隅の周方向の順番に支持部材の中心側部分が重ね合わされており、かつ重ね合わされた中心側部分の間には、粘弾性体が中心側部分に挟まれて介在していることにある。

上記のように構成した本発明においては、柱と梁とから構成される構造用骨組内に、構造用骨組の四隅から中心に向けて延びた４つの支持部材が、取り付けられた四隅の周方向に順番にその中心側部分が重ね合わされており、かつ各支持部材の重ね合わされた中心側部分の間には粘弾性体が中心側部分に挟まれて介在していることにより、振動による変位が単一の粘弾性体に加わるのではなく、多数の粘弾性体に分散される。

例えば、図３に示すように、構造用骨組に振動が加えられたときに、支持部材１１，１３方向の寸法が１から１．５に延び、これに交差する支持部材１２，１４方向の寸法が１から０．５に収縮したと仮定した場合（ここでは、わかりやすく説明するため、実際より大きな数値を使用）、２本の支持部材１１−１２間の粘弾性体１５ａ及び１２−１３間の粘弾性体１５ｂがそれぞれ０．２５ずつ伸びを受け、２本の支持部材１２−１３間の粘弾性体１５ｂ及び支持部材１３−１４間の粘弾性体１５ｃがそれぞれ０．２５ずつ収縮を受ける。また、回転変位に対しては支持部材１１，１２間の粘弾性体１５ａ、支持部材１２，１３間の粘弾性体１５ｂ、及び支持部材１３，１４間の粘弾性体１５ｃで受けることになり、３つの粘弾性体で回転変位を分担して受けることになる。そのため、制震用ブレース装置においては、大きな振動に対して、これを複数の粘弾性体により分担して受けることができるため、安定した振動減衰力が得られる。また、大きな振動に対しても、粘弾性体の破損等の損傷を受けるおそれがなく、制震用ブレース装置の長期にわたっての信頼性が確保される。

また、本発明において、支持部材は、一端が構造用骨組の四隅のいずれかに固定される長尺板状のブレース部と、ブレース部の他端側に一体で固定された中心板部とからなり、互いに重ね合わされる中心板部間に粘弾性体が介在していてもよい。このように、支持部材を、構造用骨組の四隅のいずれかに固定される長尺板状のブレース部と、互いに粘弾性体を介して重ね合わされる中心板部とに分けることにより、中心板部の大きさをブレース部とは別個に決めることができる。そのため、粘弾性体が挟まれる中心板部の面積を、装置の要求される振動減衰性能に合わせて大きくすることができ、広い範囲に粘弾性体を設けることができる。その結果、粘弾性体による振動減衰効果がさらに高められる。

また、本発明において、粘弾性体を、略同一形状とすることができる。これにより、複数の粘弾性体の支持部材への接着面積を均一にできることにより、振動によるブレース装置の変位が各粘弾性体毎に均等に伝達するため、複数の粘弾性体により安定した振動減衰効果が得られる。また、複数の粘弾性体を略同一形状としたことにより、その生産性が高められて制震用ブレース装置が安価に提供される。

また、本発明において、支持部材の構造用骨組の四隅への取り付けが、支持部材が回動可能なピン結合により行われているものであってもよい。これにより、支持部材が四隅においてピン結合で取り付けられたことにより、振動による構造用骨組の変形に対して、支持部材がピン結合により回動可能である。その結果、支持部材の変形が容易になり、骨組への取り付け部分で破損することがないため、ブレース装置による安定した振動減衰性能が確保される。

本発明においては、制震用ブレース装置は、大きな振動に対して、これを複数の粘弾性体により分担して受けることができるため、安定した振動減衰力が得られると共に、粘弾性体の破損等のおそれがないので、制震用ブレース装置の長期にわたっての信頼性が確保される。また、支持部材を、ブレース部と中心板部とに分けることにより、中心板部の面積を装置の要求される振動減衰性能に合わせて大きくすることができ、広い範囲に粘弾性体を設けることができるため、粘弾性体による振動減衰効果がさらに高められる。さらに、複数の粘弾性体の支持部材への接着面積を均一にできることにより、振動による変位が粘弾性体毎に均等に伝達するため、複数の粘弾性体により安定した振動減衰効果が得られる。また、支持部材の四隅への取り付けがピン結合で行われることにより、振動による構造用骨組の変形に対して支持部材の変形が容易になり、骨組への取り付け部分で破損がなく、粘弾性体による安定した振動減衰性能が確保される。

以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。図１及び図２は、同実施例である制震用ブレース装置を正面図及びＩＩ−ＩＩ線方向の部分断面図により概略的に示したものである。制震用ブレース装置１０は、互いに対向して立設された２本の柱部材１，２と、それらの間に架け渡された上下２本の梁３，４とによって形成される構造用骨組内に設けられており、それぞれブレース部１１ａ〜１４ａと中心側部分である中心板部１１ｂ〜１４ｂとからなる４個の支持部材１１〜１４が対角線状に配置され、骨組の四隅に固定された長方形の金属板である取付板５ａ〜５ｄに、ブレース部１１ａ〜１４ａが一端にて固定されてＸ字状のブレース構造を構成している。各中心板部１１ｂ〜１４ｂ間には、略全面に薄板状の粘弾性体１５ａ〜１５ｃが介在して各中心板部１１ｂ〜１４ｂに接着されている。

支持部材１１〜１４は、図１に示すように、長方形で長尺板状の金属板であるブレース部１１ａ〜１４ａと、正方形の金属板である中心板部１１ｂ〜１４ｂとを一体で有しており、ブレース部１１ａ〜１４ａの他端が中心板部１１ｂ〜１４ｂの一辺の中間位置に固定されている。支持部材１１〜１４は、図１、図２に示すように、ブレース部１１ａ〜１４ａが一端にて、骨組の四隅に設けた各取付板５ａ〜５ｄに右上から左回りに順次ピン結合１１ｃ〜１４ｃによって取り付けられている。さらに、支持部材１１〜１４は、中央において中心板部１１ｂ〜１４ｂが左回りの順に前から後に重ね合わされ、各中心板部１１ｂ〜１４ｂの略全面にわたって同一形状の薄板状の粘弾性体１５ａ〜１５ｃが接着されて介在している。

粘弾性体１５ａ〜１５ｃとしては、建築物の外気雰囲気において安定した減衰性能を備え、剛性の温度依存性が小さい材料である、ガラス転移温度の高い例えばアクリル系ポリマーやエポキシ系ポリマー等からなる高分子材料、あるいはゴムやポリジエン系熱可塑性エラストマー等にガラス転移温度の高いポリマーや軟化点の高い粘着付与剤等を配合してなる高分子材料等が用いられる。

制震用ブレース装置１０の構造用骨組内への取り付けについては、通常は、建築物の作業現場において、４つの支持部材１１〜１４を構造用骨組の四隅の設けた取付板５ａ〜５ｄにピン結合１１ｃ〜１４ｃで取り付けながら、粘弾性体１５ａ〜１５ｃを中心板部１１ｂ〜１４ｂに接着させることにより、中心板部１１ｂ〜１４ｂ間に介在させている。これにより、建築現場で粘弾性体を接着する手間はあるが、資材の運搬が容易であると共に、支持部材の組付け作業の負担も軽減される。ただし、完成されたブレース装置１０を一体で直接建築現場に運搬して、一体で構造用骨組に取り付けることも可能である。

上記構成の実施例においては、上記図３−１，２に基づいて説明したように、振動による変位が単一の粘弾性体に加わるのではなく、３つの粘弾性体１５ａ〜１５ｃに分散されるため、大きな振動に対して、複数の粘弾性体１５ａ〜１５ｃにより分担して受けることができるので、ブレース装置１０において安定した振動減衰力が得られる。また、大きな振動に対しても、粘弾性体１５ａ〜１５ｃの破損等のおそれがなく、ブレース装置１０の長期にわたっての信頼性が確保される。

また、上記制震用ブレース装置１０においては、支持部材１１〜１４を、構造用骨組の四隅の取付板５ａ〜５ｄいずれかに固定される長尺板状のブレース部１１ａ〜１４ａと、互いに粘弾性体１５ａ〜１５ｃを介して重ね合わされる中心板部１１ｂ〜１４ｂとに分けることにより、中心板部１１ｂ〜１４ｂの大きさをブレース部とは別個に決めることができる。そのため、粘弾性体１５ａ〜１５ｃが挟まれる中心板部１１ｂ〜１４ｂの面積を装置の要求される振動減衰性能に合わせて大きくすることにより、中心板部１１ｂ〜１４ｂ間の広い範囲に粘弾性体を設けることができる。その結果、ブレース装置１０においては、粘弾性体１５ａ〜１５ｃによる振動減衰効果がさらに高められる。

さらに、上記制震用ブレース装置１０においては、複数の粘弾性体１５ａ〜１５ｃが同一形状の中心板部１１ｂ〜１４ｂの全面に貼り付けられて、その接着面積が均一にされているため、振動による変位が各粘弾性体１５ａ〜１５ｃ毎に均等に伝達するため、複数の粘弾性体１５ａ〜１５ｃにより安定した振動減衰効果が得られる。また、粘弾性体１５ａ〜１５ｃを同一形状としたことにより、その製造コストが安価にされる。また、上記制震用ブレース装置２０においては、支持部材１１〜１４が四隅の取付板５ａ〜５ｄにピン結合１１ｃ〜１４ｃで取り付けられている。そのため、振動による構造用骨組の変形に対して、支持部材１１〜１４がピン結合１１ｃ〜１４ｃにより回動可能であるため、支持部材の変形が容易になり、骨組への取り付け部分で破損することがない。その結果、支持部材１１〜１４の信頼性が確保されると共に、粘弾性体１５ａ〜１５ｃによる安定した振動減衰性能が得られる。

なお、上記実施例においては、上記支持部材１１〜１４について、平板状のブレース部と中心板部とにより構成されているが、これに限らず、必要に応じてブレース部を棒状にしてもよく、また中心板部を正方形から円板状等に変更してもよい。また、ブレース部の取付板への取付についても、ピン結合の代りに、振動に対する追従性がわすかに損なわれるが取付板に固定するようにしてもよい。その他、上記実施例に示した制震用ブレース装置については一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲においてに、種々変更して実施することが可能である。

本発明の制震用ブレース装置は、複数の粘弾性体により振動を分担して減衰させることができるため、振動を効率よく減衰させることができると共に、粘弾性体の破損等を防止できるため、特に一般住宅用の簡易な制震用として有用である。

本発明の一実施例である制震用ブレース装置を概略的に示す正面図である。 同制震用ブレース装置を示す図１のＩＩ−ＩＩ線方向の部分断面図である。 制震用ブレース装置の動作状態を説明するための説明図である。 制震用ブレース装置の動作状態を説明するための説明図である。 従来例である制震用ブレース装置を概略的に示す正面図である。 同制震用ブレース装置を示す平面図である。 従来例の制震用ブレース装置の動作状態を説明するための説明図である。 従来例の制震用ブレース装置の動作状態を説明するための説明図である。

符号の説明

１，２…柱、３，４…梁、５ａ〜５ｄ…取付板、１０…制震用ブレース装置、１１〜１４…支持部材、１１ａ〜１４ａ…ブレース部、１１ｂ〜１４ｂ…中心板部、１１ｃ〜１４ｃ…ピン結合、１５ａ〜１５ｃ…粘弾性体。

Claims (4)

1. 柱と梁とから構成される構造用骨組内に、４つの支持部材が該構造用骨組の四隅に取り付けられて該構造用骨組の中心に向けて延びており、該支持部材が取り付けられた該四隅の周方向の順番に該支持部材の中心側部分が重ね合わされており、かつ重ね合わされた該中心側部分の間には、粘弾性体が該中心側部分に挟まれて介在していることを特徴とする制震用ブレース装置。
2. 前記支持部材は、一端が前記構造用骨組の四隅のいずれかに固定される長尺板状のブレース部と、該ブレース部の他端側に一体で固定された中心板部とからなり、互いに重ね合わされる該中心板部間に前記粘弾性体が介在していることを特徴とする前記請求項１に記載の制震用ブレース装置。
3. 前記粘弾性体が、略同一形状であることを特徴とする前記請求項１又は２に記載の制震用ブレース装置。
4. 前記支持部材の前記構造用骨組の四隅への取り付けが、該支持部材が回動可能なピン結合により行われていることを特徴とする前記請求項１から３のいずれか１項に記載の制震用ブレース装置。

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