JP2005299205A - 家屋の制震構造及び制震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 既存家屋にも適用でき、また施工中も家屋内に居住することが可能であり、さらに家屋の外観を阻害することのない家屋の制震構造を提供する。
【解決手段】 樋１９の下端部が挿入された金属管１８と、雨水が貯えられる貯水槽２０と、金属管１８に貯まった雨水を貯水槽２０に導くための導水管２２と、貯水槽２０と地面との間に配設された制震装置２６と、を備えた制震構造。金属管１８の一端部は家屋２の二階部の胴差し１０に固定され、その他端部は貯水槽２０に固定されており、樋９を通して雨水が金属管１８に流入し、その雨水の水位が所定部位まで上昇すると、金属管１８内の雨水が導水管２２を通して貯水槽２０に流れて貯えられる。また、地震により家屋２が振動すると、この振動が金属管１８及び貯水槽２０を介して制震装置２６に伝達され、制震装置２６の制震作用によって減衰される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、地震時に家屋に生じる振動を減衰させる家屋の制震構造、またその振動を減衰させるのに用いる制震装置に関する。

我が国は地震が多発する国であり、平成７年の阪神・淡路大震災のように大規模の地震が発生する場合もあり、将来もこのような大規模の地震が起きる恐れもある。そこで、これから家屋を新築しようとする場合には、大規模な地震にも耐え得るような設計を行い、家屋の制震性能を向上させる必要がある。木造家屋の制震性能を向上させる方法としては、例えば柱や梁等の軸組材同士の接合部を補強金物で補強したり、構造用合板や筋違いにより耐力壁を増設したりする補強方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２０７５４０号公報

既存の木造家屋は、開口部分が多くて地震に抵抗する壁部分が少なく、また筋交いがほとんど設けられていないので地震時に家屋に加わる水平方向の振動（すなわち、水平方向の揺れ）に抵抗できないことが多い。そこで、耐震性能を高めようとすると、既存家屋に上述のような補強工事を行う必要があるが、このような補強工事を行おうとすると、一旦既存の仕上げ部分を撤去する等してから本来の補強工事を行う必要があるため施工が大がかりになり、また施工中は家屋内に居住することができず、居住者は大きな負担を強いられる。

また、例えば耐力壁を増設すると建物の耐震性能は高められるが、建物内部の開口部が減少するなどして建物の使い勝手が変化してしまい、居住性が低下する問題が生じる。さらに、例えば書院建築などの古建築や文化財的な建物の場合、耐力壁となるような壁が比較的少なく、しかも可能な限り現状維持を求められることから、既存の上塗り壁を構造合板に代えたり壁を新たに増設したり等することがきわめて困難である。

本発明の目的は、既存家屋にも適用でき、また施工中も家屋内に居住することが可能であり、さらに家屋の外観を阻害することのない家屋の制震構造を提供することである。

本発明の請求項１に記載の家屋の制震構造は、樋の下端部が挿入された金属管と、雨水が貯えられる貯水槽と、前記金属管に貯まった雨水を前記貯水槽に導くための導水管と、前記貯水槽と地面との間に配設された制震装置と、を備えており、前記金属管の一端部は家屋の二階部の胴差しに固定され、その他端部は前記貯水槽に固定されており、前記樋を通して雨水が前記金属管に流入し、その雨水の水位が所定位置まで上昇すると、前記金属管内の雨水が前記導水管を通して前記貯水槽に流れて貯えられ、また、地震により前記家屋が振動すると、この振動が前記金属管及び前記貯水槽を介して前記制震装置に伝達され、前記制震装置の制震作用によって減衰されることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の家屋の制震構造では、前記制震装置は、地面と一体的に固定された基台部と、前記貯水槽の下面に設けられた突部と、前記突部を受け入れるために前記基台部の上面に設けられた受け凹部と、前記突部と前記受け凹部との間に設けられた弾性材と、で構成され、地震により前記家屋が振動すると、この振動が前記金属管及び前記貯水槽を介して前記突部に伝達され、前記弾性材による弾性作用によって制震されることを特徴とする。

さらに、本発明の請求項３に記載の家屋の制震構造では、前記制震装置は、地面と一体的に固定された基台部と、前記貯水槽の下面に設けられた突部と、前記突部を受け入れるために前記基台部の上面に設けた受け凹部と、前記突部と前記受け凹部との間に弓状に配設された複数の弾性プレート部材と、で構成され、前記複数の弾性プレート部材の各々の凸状側は前記突部の外周面に当接され、またそれらの各々の両端部は前記受け凹部の内周面に支持され、地震により前記家屋が振動すると、この振動が前記金属管及び前記貯水槽を介して前記突部に伝達され、前記複数の弾性プレート部材の弾性作用によって制震されることを特徴とする。

さらにまた、本発明の請求項４に記載の家屋の制震構造では、前記突部の鉛直方向に垂直な断面形状が円形状であることを特徴とする。
また、本発明の請求項５に記載の家屋の制震構造では、前記貯水槽と前記基台部との間にに滑動プレート部材が介挿され、地震時に前記金属管を介して前記貯水槽に振動が伝達されると、前記貯水槽及び前記基台部が前記滑動プレート部材を介して相対的に滑動することを特徴とする。

さらに、本発明の請求項６に記載の家屋の制震構造では、前記貯水槽の所定部位に貫通孔が設けられ、前記貯水槽に貯えられた雨水の水位が前記所定部位まで上昇すると、前記貯水槽内の雨水が前記貫通孔を通して外部へ排出されることを特徴とする。

さらにまた、本発明の請求項７に記載の家屋の制震構造では、前記金属管に貯えられた雨水を外部へ排出するための排水機構が前記金属管の下端部に設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項８に記載の制震装置は、地震の際に相対的に移動する第１及び第２部材の間に介在されて振動を抑制する制震装置であって、前記第１部材に固定される基台部と、前記第２部材に設けられる突部又は受け凹部と、前記基台部と前記突部との間に介在される複数の弾性プレート部材と、を備えており、前記基台部には、前記突部又は受け凹部に対応して受け凹部又は突部が設けられ、前記突部が前記受け凹部に受け入れられており、前記複数の弾性プレート部材は前記突部と前記受け凹部との間に弓状に配設され、それらの凸状側が前記突部の外周面に当接され、それらの両端部が前記受け凹部に支持されており、地震により前記第１及び第２部材が相対的に振動すると、この相対的振動が前記複数の弾性プレート部材の弾性作用によって制震されることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の家屋の制震構造によれば、金属管を二階部の胴差しと貯水槽とに固定し、また制震作用を有する制震装置を貯水槽と地面との間に設けることにより、地震時に家屋に生じる振動を減衰させて家屋の振動を最小限に抑制することができ、さらに貯水槽の自重により金属管を介して柱に重力方向の力が作用し、地震による柱の浮き上がりを防止できる。また、単なるコンクリートの塊などではなく、日常生活で利用可能な貯水槽を柱の浮き上がり防止手段として用いることにより、貯水槽に貯まった雨水を庭の木、花等の散水、非常用の水等に用いることができ、合理的且つ利便性の高い家屋の制震構造が提供できる。さらに、家屋の外部に金属管や貯水槽等を取り付けるだけでよいので、家屋の構造を大幅に変更する必要がなく施工も容易であり、また施工中も家屋内に居住することが可能である。また、樋や貯水槽といった一般的な家屋で日常利用可能なものを構成要素として使用するため、施工後の家屋の外観を阻害することもない。

また、本発明の請求項２に記載の家屋の制震構造によれば、地震により家屋に生じる振動を金属管を介して貯水槽に伝達させ、この振動を貯水槽の突部と基台部の受け凹部との間に介在された弾性材の弾性作用により吸収しているので、家屋に生じる振動を最小限に抑制でき、簡単な構成でもって所望の制震作用を得ることが可能となる。

さらに、本発明の請求項３に記載の家屋の制震構造によれば、地震により家屋に生じる振動を金属管を介して貯水槽に伝達させ、この振動を貯水槽の突部と基台部の受け凹部との間に介在された複数の弾性プレート部材の弾性作用により吸収しているので、家屋に生じる振動を最小限に抑制でき、簡単な構成でもって所望の制震作用を得ることが可能となる。また、複数の弾性プレート部材を弓状に配設し、それらの凸状側を突部に当接し、それらの両端部を受け凹部で支持しているので、弾性プレート部材によっても振動を抑制することができる。

さらにまた、本発明の請求項４に記載の家屋の制震構造によれば、貯水槽に設けられた突部の断面形状が円形状であるので、任意の水平方向の振動に対して制震作用を得ることが可能となる。

また、本発明の請求項５に記載の家屋の制震構造によれば、貯水槽と基台部との間に滑動プレート部材が介挿されているので、貯水槽と基台部との接触面の摩擦抵抗が小さく、地震により家屋が振動すると、貯水槽及び基台部が滑動プレート部材を介して相対的に滑動でき、その結果、制震装置の制震作用（すなわち、弾性材又は弾性プレート部材の弾性作用）によって地震の振動を所望の通りに抑制することができる。

さらに、本発明の請求項６に記載の家屋の制震構造によれば、貯水槽の所定部位に貫通孔が設けられているので、降雨時、導水管から継続的に流れてくる雨水により、貯水槽に貯えられる雨水の水位は上昇し続けるが、その水位が所定部位まで上昇すると、貯水槽内の雨水が貫通孔を通して外部へ排出され、これによって、貯水槽が満水になり雨水が貯水槽から溢れてしまうのを防止できる。

さらにまた、本発明の請求項７に記載の家屋の制震構造によれば、金属管の下端部に雨水を外部へ排出するための排水機構が設けられているので、金属管内に貯まった雨水を外部に排水することができる。降雨初期の雨水は屋根、樋の塵等を含んでおり、このような雨水は金属管の下部に貯まるようにし、その後のきれいな降雨を金属管から貯水槽に貯めるようにすることによって、雨水をより有効利用することが可能となり、このように構成した場合、次の降雨までに金属管に貯まった雨水は排水機構によって排出されるようになる。このような排水機構は、例えば絞り部材等によって構成することができ、絞り部材を交換してその開口を調整することによって、降雨時の雨水の上昇程度を調整して金属管内に貯まった雨水を貯水槽に貯めることができる。

また、本発明の請求項８に記載の制震装置によれば、第１部材に固定した基台部に設けた突部（又は受け凹部）と、第２部材に設けた受け凹部（又は突部）との間に複数の弾性プレート部材を介在させることにより、地震により第１及び第２部材が相対的に振動すると、この相対的振動が複数の弾性プレート部材の弾性作用により制震されるので、地震により例えば家屋等に生じる振動をこの制震装置を用いて抑制でき、また簡単な構成でもって所望の制震作用を得ることが可能となる。また、複数の弾性プレート部材を弓状に配設し、それらの凸状側を突部に当接し、それらの両端部を受け凹部で支持しているので、弾性プレート部材によっても振動を抑制することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に従う家屋の制震構造の一実施形態について説明する。図１は、本発明による家屋の制震構造を設置した家屋を示す概略透過斜視図、図２は、図１の家屋の概略平面図、図３は、図１の矢印Ｕの方向から見た家屋の制震構造を示す要部縦断面図、図４は、図１の矢印Ｖの方向から見た家屋の制震構造を示す要部縦断面図、図５は、金属管の胴差しへの固定構造を示す図３のＴ−Ｔ’線による要部断面図、図６は、金属管の貯水槽への固定構造を示す図４のＳ−Ｓ’線による要部断面図、図７は、図４のＭ−Ｍ’線による制震装置の横断面図、図８及び図９は、家屋が振動した際の制震装置の制震作用を説明するための説明図である。

図１において、図示の木造家屋２（以下「家屋」という）は、家屋２を支える下部支持構造である基礎４（図３参照）の上に建造されている。基礎４は下部が地中に埋設された鉄筋入りコンクリートから構成され、この基礎４の上にアンカーボルト等を用いて土台６が固定されている。家屋２の例えば四隅には、この土台６から軒桁（図示せず）にかけて通し柱８（以下「柱」という）が通っており、さらに二階部の床（図示せず）を支える水平材である胴差し１０が、外壁（図示せず）の内側に沿ってこの柱８間に架け渡されている。外壁は、壁下地（図示せず）にタイル等の外壁材１２（図５参照）が貼り付けられて構成される。さらに、家屋２には雨水を屋根１４の軒先等から集水して地上に導くための樋体１６が設けられており、この樋体１６は、軒先から家屋２の隅部（コーナー）に延びる半筒状の樋１７と、半筒状の樋１７の一端部から外壁に沿って鉛直方向下方に延びる筒状の樋１９とから構成されている。但し、図１においては、説明の都合上、家屋２を構成する建築部材として、主要な柱８や胴差し１０等のみを示してあるが、この他にも多数の各種建築部材が設けられているのは言うまでもない。

この実施形態では、制震構造Ｋは、樋体１６の樋１９が配設されている家屋２の一隅部に関連して設置されている（図１、図２参照）。なお、制震構造Ｋは、家屋２の複数箇所の隅部に適宜設置するようにしてもよい。特に、この制震構造Ｋは家屋の耐力壁が少ない箇所（強度的に弱い箇所）に設置するのが好ましく、このような箇所に設置することによって、耐力壁の強度不足を解消することができ、家屋２の耐震性に対する強度を増すことが可能である。

図３をも参照して、この制震構造Ｋは、樋１９の下端部が挿入された金属管１８と、雨水が貯えられる貯水槽２０と、金属管１８に貯まった雨水を貯水槽２０に導くための導水管２２と、貯水槽２０と地面２４との間に配設された制震装置２６と、を備えている。以下、図３乃至図７を参照して、上記各構成要素、及び上記各構成要素の固定方法等について説明する。

金属管１８は、鉄やステンレス等の金属材料から形成され、その形状は、断面が矩形状である筒状部材から構成されている。金属管１８は、樋１９が配設された家屋２の隅部の外壁に沿って鉛直方向に設置され、樋１９の下端部（開口部）が金属管１８の上端開口部より所定長さだけ挿入されている。したがって、降雨時には、樋１９に集められた雨水が金属管１８内に流入し、この金属管１８を通して下方に流れ、その下部に貯えられる。

金属管１８の下端部には、金属管１８内に貯まった雨水を外部へ排出するための排水機構２８（後述する）が設けられている。排水機構２８は絞り部材６４を備え、絞り部材６４の排水開口が絞られており、この排水開口の大きさによって、排水機構２８からの排水量が調整される。排水開口のより大きい（又は小さい）絞り部材６４に交換することによって、その排水量を大きく（又は小さく）することができる。なお、このような絞り部材６４に変えて、排水開口の大きさを調整することができる絞り弁等を用いるようにしてもよい。この金属管１８の外側面の所定部位には、貫通された第１導水口３０（後述する）が設けられている。なお、金属管１８の表面全域には、雨水により腐蝕しないよう防錆膜等をコーティングするのが好ましい。

金属管１８の一端部（上端部）は、第１Ｌ型金具３２を介して二階部の胴差し１０と強固に固定されている。第１Ｌ型金具３２は、１枚の金属板がその長手方向の中央部で略垂直に折り曲げられて構成されており、折り曲げ部よりそれぞれ略垂直に延びた両板部３２ａ，３２ｂの先端部近傍にそれぞれ４箇所ずつ、ネジ付きボルト３４が挿通される第１取付貫通孔３６が設けられている。なお、本実施形態では１個の第１Ｌ型金具３２につき第１取付貫通孔３６を合計（４×２＝）８箇所設けているが、第１取付貫通孔３６の数は必要に応じて適宜設定することができる。図３及び図５に示すように、胴差し１０が配設された高さ位置の家屋２の隅部に第１Ｌ型金具３２の凹側があてがわれ、各第１取付貫通孔３６からそれぞれ挿通されたネジ付きボルト３４が、外壁材１２（図５参照）を通して胴差し１０にその長手方向と略垂直に螺入されている。ネジ付きボルト３４の先端部は、胴差し１０の第１Ｌ型金具３２が取り付けられる側とは反対側の側面近傍にまで螺着され（図５参照）、このように螺着することによって、第１Ｌ型金具３２は胴差し１０に強固に固定されるとともに、振動等によりネジ付きボルト３４が抜け落ちてしまう恐れもない。また、胴差し１０に固定された第１Ｌ型金具３２の凸側、具体的には、第１Ｌ型金具３２の一方の板部３２ａの折り曲げ部と第１取付貫通孔３６との間の部位に金属管１８の外側面が溶接により接合され、このように構成することによって、金属管１８の一端部は家屋２の胴差し１０に強固に固定される（図５参照）。

貯水槽２０は、例えばプレストレストコンクリート（以下「ＰＣコンクリート」という）、高強度のコンクリート等から形成され、内部は空洞になっており、この空洞空間２１に導水管２２（後述する）から流れてくる雨水が貯えられる。また、貯水槽２０の上面は開口されており、この上面開口部には板状の蓋３８が載置され、貯水槽２０内部に貯まった雨水にゴミや虫等の異物が混入するのを防いでいる。貯水槽２０の下面には、水平方向の断面形状が円形状である突部４０（後述する）が設けられている。さらに、貯水槽２０の外側部の所定部位（貯水槽２０の上端開口部からやや下方に下がった部位）には貫通孔４２（後述する）が設けられ、またこの貫通孔４２が設けられた外側部と対向する外側部の所定部位（貯水槽２０の上端開口部からやや下方に下がった部位）には、貫通された第２導水口４４（後述する）が設けられている。

貯水槽２０は、金属管１８に近接して配置されており、貯水槽２０と金属管１８とは第２Ｌ型金具４６により固定されている。第２Ｌ型金具４６は、１枚の金属板がその長手方向の中央部で略垂直に折り曲げられて構成されており、また折り曲げ部よりそれぞれ略垂直に延びた両板部４６ａ，４６ｂのうち一方の板部４６ａには、高強度のネジ鉄筋４８が挿通される第２取付貫通孔５０が２箇所設けられている。ネジ鉄筋４８とは、ある部材をコンクリート等に定着させるために用いる定着部材であり、その一端側がコンクリートに埋設され、その他端側のねじ部にナットを螺着して部材をコンクリートに固定するために用いられる。なお、本実施形態では１個の第２Ｌ型金具４６につき第２取付貫通孔５０を２箇所設けているが、第２取付貫通孔５０の数は任意に選択してよい。

この実施形態では、貯水槽２０にネジ鉄筋４８の一端側が埋設され、第２Ｌ型金具４６の一方の板部４６ａが、貯水槽２０の金属管１８が配置される側の外側面に配置され、各第２取付貫通孔５０を通してネジ鉄筋４８のねじ部にナットを螺着することにより、第２Ｌ型金具４６が貯水槽２０に強固に固定される（図６参照）。この第２Ｌ型金具４６は、貯水槽２０の外側部に３箇所、鉛直方向に所定間隔でそれぞれ固定されている（図３、図４参照）。貯水槽２０に埋設されるネジ鉄筋４８の長さは長めに構成されているため、第２Ｌ型金具４６と貯水槽２０とが強固に固定されるとともに、振動等によりネジ鉄筋４８が抜け落ちる恐れもない。なお、この第２Ｌ型金具４６を１個所、２個所又は４個所以上設けるようにしてもよい。

また、貯水槽２０に固定された第２Ｌ型金具４６の他方の板部４６ｂは、貯水槽２０の外側面から略垂直に延びており、この他方の板部４６ｂには金属管１８の外側面が溶接により強固に接合されている（図６参照）。したがって、第２Ｌ型金具４６を介して、金属管１８と貯水槽２０とが強固に固定される。このように金属管１８の一端部は胴差し１０（すなわち、家屋２）に、またその他端部は貯水槽２０に固定されるので、金属管１８を介して胴差し１０と貯水槽２０とが一体的に強固に固定されることとなる。

導水管２２は、樹脂や金属等の筒体で形成される。導水管２２の一端開口部は金属管１８に設けた第１導水口３０に、またその他端開口部は貯水槽２０に設けた第２導水口４４に密着して接続され、金属管１８内部と貯水槽２０内部とが導水管２２を介して連通される（図３参照）。なお、この導水管２２の一端部を金属管１８の第１導水口４４に挿入し、その他端部を貯水槽２０の第２導水口４４に挿入して両者間にわたって設けるようにしてもよい。

制震装置２６は、貯水槽２０と地面２４との間に設けられ、地面２４と一体的に固定された（例えば、地面に埋設される）基台部５２と、貯水槽２０の下面に設けられた突部４０とを備え、基台部５２の上面には突部４０を受け入れるための受け凹部５４が設けられており、突部４０と受け凹部５４との間に弾性材５６が介在される。なお、上述とは反対に、貯水槽２０の下面に受け凹部を設け、基台部５２の上面に突部を設けるようにしてもよい。

基台部５２は、鉄筋コンクリート等の強固な部材で形成され、地面２４内部にその一部が埋設されて地面２４に一体的に固定されている。この基台部５２は例えば直方体状に形成され、その上面には上方から見て矩形状に刳り抜かれた矩形状の受け凹部５４が設けられている。貯水槽２０はこの基台部５２上に載置され、その下面外周部が基台部５２の上面外周部に支持され、その突部４０が基台部５２の受け凹部５４に受け入れられる。突部４０の外径は、受け凹部５４の開口幅よりも小さく構成され、また突部４０の高さは、受け凹部５４の深さよりも小さく、貯水槽２０を基台部５２に載置した際に、突部４０の下端面が受け凹部５４の底面に接触しないように構成されている。このように構成されているので、突部４０の外周面と受け凹部５４の内側面との間、及び突部４０の下端面と受け凹部５４の底面との間にはそれぞれ空間があり、これらの空間にはゴム材からなる弾性材５６が装着されている（図７参照）。なお、突部４０の下端面と受け凹部５４の底面との間には弾性材５６を充填せず、摩擦抵抗が小さく滑動性を有する金属、例えばステンレス鋼等で形成されたプレート部材（図示せず）を介挿してもよく、貯水槽２０を所要の通りに支持できる場合、この部位に介挿される弾性材５６、プレート部材などを省略することもできる。

弾性材５６は、外部からの力（以下「外力」という）が作用していない自然状態から、外力が作用して変形状態に弾性変形すると、この変形状態から元の自然状態へと復元しようとする弾性復元力が発生する。この弾性復元力の大きさは外力の大きさと比例するため、この弾性材５６を大きく変形させるほど、大きな弾性復元力が得られ、この弾性変形作用及び弾性復元作用、すなわち弾性作用を利用して地震の際の振動を後述する如く抑えている。なお、この弾性材５６は、ゴム材や樹脂等の固体物の他に、オイル等の粘性流体や粘弾性素材を用いるようにしてもよい。

また、基台部５２と家屋２の基礎４との間にはコンクリート部材６０が介挿され、このコンクリート部材６０を介して両者が固定されている。この実施形態では、基台部５２とコンクリート部材６０との接合部にはメカニカルアンカーボルト５８が打設され、両者が一体的に固定されている。また、基礎４とコンクリート部材６０との接合部にもメカニカルアンカーボルト５８が打設され、これら両者も一体的に固定されている（図３参照）。これにより、基台部５２、コンクリート部材６０及び基礎４はそれぞれ一体的に且つ強固に固定されている。

さらに、基台部５２と貯水槽２０との接触面、すなわち基台部５２の上面外周部と貯水槽２０の下面外周部との間には、滑動プレート部材６２が介挿されている（図３参照）。この滑動プレート部材６２は、摩擦抵抗の小さい例えばステンレス鋼等で形成された薄板で構成され、例えば基台部５２の上面外周部（受け凹部５４の開口周縁部）に固着されている。滑動プレート部材６２の中央部は矩形状に貫通されており、この貫通部は受け凹部５４の上面開口部に対向される。これにより、地震で家屋２の振動が貯水槽２０へ伝達した際、貯水槽２０は滑動プレート部材６２上を滑動し、基台部５２と貯水槽２０との間に大きな負荷が作用するのを防止することができる。なお、この滑動プレート部材６２を貯水槽２０の下面に設けるようにしてもよい。

次に、上述した制震構造Ｋの作用について説明すると、降雨時には、屋根１４に降った雨が次の通りにして貯水槽２０に貯えられる。屋根１４に降り注いだ雨水は、下方に傾斜した屋根１４に沿って軒先に設置した半筒状の樋１７に流れ込み、この樋１７に沿って一端側に流れ、さらに外壁に沿って鉛直方向下方に延びた筒状の樋１９の中を下方に流下して金属管１８内へ流入する。このように雨水が流れると、金属管１８内に雨水が貯まっていき、雨水の水位が上昇し続ける。そして、雨水の水位が金属管１８の第１導水口３０近傍まで上昇すると、貯まった雨水は導水管２２内に流れ込み始め、この導水管２２を通して貯水槽２０内に流れ、このようにして雨水が貯水槽２０に貯えられる。降り始めに屋根１４から樋１７，１９を通して流れる雨水には塵等が含まれているが、このような雨水は金属管１８の下部に貯まるようになり、塵等の少ない雨水が金属管１８から貯水槽２０に流れ、きれいな雨水が貯水槽２０に貯まるようになる。

金属管１８の下端部には排水機構２８が設けられているので、降水量が少ないときには、金属管１８内の雨水は排水機構２８を通して外部に排水され、金属管１８内の水位が上昇することがないが、降水量が多くなると、金属管１８内の水位が上昇して雨水が貯水槽２０に貯まるようになる。なお、金属管１８内に貯まった雨水は、排水機構２８を通して少しずつ外部に排水される。

このようにして雨水が貯水槽２０に流入すると、貯水槽２０内の雨水の水位が上昇し、その水位が所定部位、すなわち貫通孔４２まで上昇すると、貯水槽２０内の雨水が貫通孔４２を通して外部へ排出され、これによって、貯水槽２０内の水位を一定に保ち、貯水槽２０から溢れるのを防止することができる。なお、図示しないが、満水時に貯水槽２０から金属管１８へ雨水が逆流するのを防止するため、第１導水口３０又は第２導水口４４に逆止弁を設けるようにしてもよい。

貫通孔４２から排出された雨水はパイプ等（図示しない）を介して下水道へと導いてもよい。また、貯水槽２０に貯まった雨水は、非常用の防火用水として利用してもよく、あるいはポンプ等（図示しない）で汲み上げて、庭の木、花などに散水するようにしてもよく、また例えば家屋２内のトイレの洗浄水や洗濯機の洗濯水等に利用してもよい。例えば貯水槽２０の容積（すなわち、満水時の雨水の体積）を１，５００リットルとし、貯水槽２０内で満水になった雨水を節水型トイレの洗浄水（８．０リットル／回）に利用したとすると、約１８０回トイレの洗浄が可能となり、大変経済的である。

以上のようにして、貯水槽２０には雨水が貯えられ、貯水槽２０それ自身の重量（約６００キログラム）と、内部に貯えられた雨水の重量（満水時１，５００リットルで約１，５００キログラム）とによりかなりの重さ（およそ数百〜二千数百キログラム）となる。これにより、金属管１８及び胴差し１０を介して重力方向への大きな力が柱８に作用し、したがって、大地震により強い振動が家屋２に生じた場合でも、土台６から柱２が浮き上がったりすることがほとんどなく、家屋２の倒壊を防ぐことが可能となる。

また、地震が発生して家屋２に振動が生じたときには、制震装置２６は次のように作用する。地震により、家屋２に水平方向の振動、例えば図２中の矢印Ｘで示す方向に振動が発生した場合、家屋２は全体として矢印Ｘで示す方向に傾き始める。このように傾くと、二階部の胴差し１０に固定された金属管１８を介して、貯水槽２０に図８中の矢印Ｘで示す方向に力が作用し、貯水槽２０が滑動プレート部材６２上を矢印Ｘで示す方向に滑りながら傾く（図８参照）。このように傾くと、貯水槽２０の下面の突部４０が弾性材５６を矢印Ｘで示す方向に向かって押圧し、弾性材５６を自然状態から弾性変形させ、その後弾性材５６には、弾性変形状態から自然状態に復元しようとする弾性復元力が発生し、突部４０を矢印Ｙで示す方向（図８参照）へと押し戻そうとする。したがって、金属管１８を介して家屋２には、家屋２が傾動する矢印Ｘで示す方向とは逆の方向（矢印Ｙで示す方向）の力が作用し、振動により突部４０に作用する矢印Ｘで示す方向の力と、弾性復元力により突部４０に作用する矢印Ｙで示す方向の力とが釣り合った時点で、家屋２の矢印Ｘで示す方向への傾動が止まる。すなわち、制震装置２６により、家屋２が矢印Ｘで示す方向（図２参照）へ傾動するのを弾性材５６の弾性作用によって抑制できるのである。

また、上述したとは反対に、振動により家屋２に例えば図２中の矢印Ｙで示す方向に振動が発生した場合、家屋２は全体として矢印Ｙで示す方向に傾き始める。このように傾動すると、二階部の胴差し１０に固定された金属管１８を介して、貯水槽２０に図８中の矢印Ｙで示す方向に力が作用し、貯水槽２０が滑動プレート部材６２上を矢印Ｙで示す方向に滑りながら傾く（図９参照）。このように傾くと、貯水槽２０の下面の突部４０が弾性材５６を矢印Ｙで示す方向に向かって押圧し、弾性材５６を自然状態から弾性変形させる。このように弾性変形すると、弾性材５６には、弾性変形状態から自然状態へと復元しようとする弾性復元力が発生し、突部４０を矢印Ｘで示す方向（図９参照）へと押し戻そうとする。したがって、金属管１８を介して家屋２には、家屋２が傾動する矢印Ｙで示す方向とは逆の方向（矢印Ｘで示す方向）の力が作用し、振動により突部４０に作用する矢印Ｙで示す方向の力と、弾性復元力により突部４０に作用する矢印Ｘで示す方向の力とが釣り合った時点で、家屋２の矢印Ｙで示す方向への傾動が止まる。すなわち、制震装置２６により、家屋２が矢印Ｙで示す方向（図２参照）へ傾動するのを弾性材５６の弾性作用によって抑制できるのである。

上記のようにして、地震により、家屋２が矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す方向に交互に傾動するように振動した場合に、地震時に家屋２に生じる振動を制震装置２６の制震作用により減衰させ、家屋２の振動を最小限に抑制することができるのである。なお、本実施形態では、家屋２が矢印Ｘで示す方向と矢印Ｙで示す方向とに交互に傾動して振動する場合について説明したが、本発明の家屋の制震構造Ｋによれば、あらゆる水平方向の振動に対して制震作用を得ることが可能である。これは、突部４０の水平方向における断面形状が円形状に構成されているため、弾性材５６をあらゆる水平方向に対して均等に弾性変形させ、あらゆる水平方向に対して均等な弾性復元力を得ることができるためである。

次に、本発明に従う家屋の制震構造の他の実施形態について、図１０を参照しながら説明する。本図において、図７と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。この他の実施形態では、制震装置２６ａが、基台部５２と、突部４０と、受け凹部５４と、突部４０と受け凹部５４との間に設けた複数（この形態では４枚）の弾性プレート部材６６とから構成されている。弾性プレート部材６６は、弓状に湾曲して形成され、外力が加わった際に割れることの無いよう金属材料等で弾性変形可能に且つ強靱に構成されている。各弾性プレート部材６６は、外力が作用していない自然状態（図１０に示す状態）から、外力を弾性プレート部材６６の凸状側から凹状側に向かって作用させて弾性変形させると、この弾性変形状態から元の自然状態へと復元しようとする弾性復元力が発生する。この弾性復元力の大きさは、外力の大きさ、すなわち弾性変形量に比例するため、弾性プレート部材６６を大きく変形させるほど、大きな弾性復元力が得られる。

図１０に示すように、各弾性プレート部材６６は、矩形状の受け凹部５４の４つの内側面に各々対応して設けられ、受け凹部５４の各内側面から受け凹部５４の中心部に向かって弧を描くようにして各弾性プレート部材６６の凸状側がそれぞれ突部４０の外周面に当接するように設けられ、またその両端部は受け凹部５４の内隅部にそれぞれ支持されている。このような弾性プレート部材６６を用いることにより、地震により家屋２に振動が生じた際にも、制震装置２６ａは弾性材５６を用いた場合と同様の制震作用を発揮する。

以上、本発明に従う制震構造及び制震装置の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

例えば、図１０の実施形態では、制震装置２６ａの受け凹部５４を上方から見て矩形状に形成しているが、図１１に示すように制震装置２６ｂの受け凹部５４ｂを上方から見て三角形状に形成するようにしてもよい。この変形例では、この受け凹部５４ｂの３つの各内側面にそれぞれ対応して３枚の弾性プレート部材６６を設け、各弾性プレート部材６６の凸状側を貯水槽２０の突部４０の外周面に当接させ、また弾性プレート部材６６の両端部を受け凹部５４ｂの内隅部に支持させており、このように構成しても、図１０に示す制震装置２６ａと同様の作用効果を達成することができる。

また例えば、図１０の実施形態では、制震装置２６の突部４０の水平方向の断面形状を円形状に構成しているが、図１２に示すように制震装置２６ｃの突起４０ｃの水平方向の断面形状を矩形状に構成してもよい。この他の変形例では、この受け凹部５４の４つの内側面にそれぞれ対応して４枚の弾性プレート部材６６を設け、各弾性プレート部材６６の凸状側を突部４０ｃの対応する外側面に当接させ、また弾性プレート部材６６の両端部を受け凹部５４ｃの内隅部に支持させている。このように構成しても、図１０に示す制震装置２６ａと同様の作用効果を達成することができる。

本発明による家屋の制震構造を設置した家屋を示す概略透過斜視図。 図１の家屋の概略平面図。 図１の矢印Ｕの方向から見た家屋の制震構造を示す要部縦断面図。 図１の矢印Ｖの方向から見た家屋の制震構造を示す要部縦断面図。 金属管の胴差しへの固定方法を示す図３のＴ−Ｔ’線による要部断面図。 金属管の貯水槽への固定方法を示す図４のＳ−Ｓ’線による要部断面図。 図４のＭ−Ｍ’線による制震装置の横断面図。 家屋が振動した際の制震装置の制震作用を説明するための説明図。 家屋が振動した際の制震装置の制震作用を説明するための説明図。 本発明の他の実施形態による制震装置を示す横断面図。 他の実施形態による制震装置の変形例を示す横断面図。 さらに他の実施形態による制震装置の他の変形例を示す横断面図。

符号の説明

Ｋ 制震構造
２ 家屋
１０ 胴差し
１６ 樋体
１７，１９ 樋
１８ 金属管
２０ 貯水槽
２２ 導水管
２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 制震装置
２８ 排水機構
４０，４０ｃ 突部
４２ 貫通孔
５２ 基台部
５４，５４ｂ 受け凹部
５６ 弾性材
６２ 滑動プレート部材
６６ 弾性プレート部材

Claims (8)

1. 樋の下端部が挿入された金属管と、雨水が貯えられる貯水槽と、前記金属管に貯まった雨水を前記貯水槽に導くための導水管と、前記貯水槽と地面との間に配設された制震装置と、を備えており、
   前記金属管の一端部は家屋の二階部の胴差しに固定され、その他端部は前記貯水槽に固定されており、
   前記樋を通して雨水が前記金属管に流入し、その雨水の水位が所定位置まで上昇すると、前記金属管内の雨水が前記導水管を通して前記貯水槽に流れて貯えられ、
   また、地震により前記家屋が振動すると、この振動が前記金属管及び前記貯水槽を介して前記制震装置に伝達され、前記制震装置の制震作用によって減衰されることを特徴とする家屋の制震構造。
2. 前記制震装置は、地面と一体的に固定された基台部と、前記貯水槽の下面に設けられた突部と、前記突部を受け入れるために前記基台部の上面に設けられた受け凹部と、前記突部と前記受け凹部との間に設けられた弾性材と、で構成され、地震により前記家屋が振動すると、この振動が前記金属管及び前記貯水槽を介して前記突部に伝達され、前記弾性材による弾性作用によって制震されることを特徴とする請求項１に記載の家屋の制震構造。
3. 前記制震装置は、地面と一体的に固定された基台部と、前記貯水槽の下面に設けられた突部と、前記突部を受け入れるために前記基台部の上面に設けられた受け凹部と、前記突部と前記受け凹部との間に弓状に配設された複数の弾性プレート部材と、で構成され、前記複数の弾性プレート部材の各々の凸状側は前記突部の外周面に当接され、またそれらの各々の両端部は前記受け凹部の内周面に支持され、地震により前記家屋が振動すると、この振動が前記金属管及び前記貯水槽を介して前記突部に伝達され、前記複数の弾性プレート部材の弾性作用によって制震されることを特徴とする請求項１に記載の家屋の制震構造。
4. 前記突部の鉛直方向に垂直な断面形状が円形状であることを特徴とする請求項２又は３に記載の家屋の制震構造。
5. 前記貯水槽と前記基台部との接触面に滑動プレート部材が介挿され、地震時に前記金属管を介して前記貯水槽に振動が伝達されると、前記貯水槽及び前記基台部が前記滑動プレート部材を介して相対的に滑動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の家屋の制震構造。
6. 前記貯水槽の所定部位に貫通孔が設けられ、前記貯水槽に貯えられた雨水の水位が前記所定部位まで上昇すると、前記貯水槽内の雨水が前記貫通孔を通して外部へ排出されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の家屋の制震構造。
7. 前記金属管に貯えられた雨水を外部へ排出するための排水機構が前記金属管の下端部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の家屋の制震構造。
8. 地震の際に相対的に移動する第１及び第２部材の間に介在されて振動を抑制する制震装置であって、
   前記第１部材に固定される基台部と、前記第２部材に設けられる突部又は受け凹部と、前記基台部と前記突部との間に介在される複数の弾性プレート部材と、を備えており、
   前記基台部には、前記突部又は受け凹部に対応して受け凹部又は突部が設けられ、前記突部が前記受け凹部に受け入れられており、
   前記複数の弾性プレート部材は前記突部と前記受け凹部との間に弓状に配設され、それらの凸状側が前記突部の外周面に当接され、それらの両端部が前記受け凹部に支持されており、
   地震により前記第１及び第２部材が相対的に振動すると、この相対的振動が前記複数の弾性プレート部材の弾性作用によって制震されることを特徴とする制震装置。

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