JP2007011263A - 制震パネル模型 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、鋼材ダンパを用いた建物の制振挙動及び制振性能（力が加わり振動が開始してから減衰し静止するまでの振幅の変化や時間）を、専門知識をもたないものにもわかりやすく説明できる制震パネル模型及び振挙動説明模型を提供することを目的とする。
【解決手段】振動可能な建物模型内に取り付けられる制震パネル模型３であって、その制震パネル模型３がその制震パネル模型３の面方向に変形したとき、面方向に変形して建物模型２の振動エネルギーを吸収するマグネットシート８を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、地震に対する制震建物の制振挙動を説明し得る制震パネル模型及び制振挙動説明装置に関するものである。

建物の耐震性について、専門的には耐震構造、制震構造、免震構造の３つがあるが、建物の構造の専門知識を持たない者に、これらの特性を言葉で説明するのは困難であり、様々な説明用の模型が提案されている。これらの模型には、柱梁をバネ板で構成したラーメン構造模型、ブレースをゴム材などで表現したピンブレース構造模型、ＴＭＤ等の同調式ダンパー、例えば振り子体を用いたダンパーを設置した制震構造模型が提案されている。これらは、エネルギー吸収体を利用した制振装置模型ではない。また、基礎部にコロやバネを仕込んだ免震構造模型等が提案されている。

例えば、特許文献１（特開２００４−１８４６００号公報）には、エネルギーを吸収する構成部材（連結部材）を用いた耐震壁構造の模型が記載されており、耐震壁のパネル模型を静的に変形させ、その変形状態を目視することにより、エネルギー吸収作用を説明すると記載されている。

また、非特許文献１には、耐震構造の模型が記載されており、筋文いの有無による耐震補強効果を説明する家模型が記載されている。

特開２００４−１８４６００号公報 ［online］、［平成１７年１１月２４日検索］、インターネット〈URL：http://www.sharaku.nuac.nagoya-u.ac.jp/laboFT/bururu/paper_bururu/kamibururu.html〉

しかしながら、エネルギー吸収を利用したエネルギー吸収体を用いた制震構造模型については、エネルギー吸収体の特性であるエネルギー吸収機構をモデル的にうまく表現することが困難であり、専門知識をもたない者に対して、わかりやすく説明できるような、エネルギー吸収特性を備えた制震パネルの動的な挙動と制震効果を示す制震構造説明用の模型は提案されていない。

例えば、上記特許文献１（特開２００４−１８４６００号公報）の模型では、力が加わり連結部材（エネルギー吸収体）が変形したときの連結部材の形状を示すだけであって、制振挙動、すなわち振動がいかに早く収まるかの状況の説明はできない。

また、上記非特許文献１の紙模型では、耐震補強の効果の説明はできるが、エネルギー吸収機構を持たないため、建物の制振挙動の説明はできない。

そこで本発明は、エネルギー吸収体を用いた建物の制振挙動及び制振性能（建物に力が加わり振動が開始してから静止するまでの振幅の減衰や時間）を専門知識をもたない者にも、わかりやすく説明できる制震パネル模型及び制振挙動説明模型の装置を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するために本発明に係る制震パネル模型の第１の構成は、振動可能な建物模型内に取り付けられる制震パネル模型であって、その制震パネル模型がその制震パネル模型の面方向に変形したとき、面方向に変形して前記建物模型の振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収体を有することを特徴とする。

（２）また、本発明に係る制震パネル模型の第２の構成は、前記第１の構成の制震パネル模型において、前記エネルギー吸収体は、マグネットシートであり、一部が互いに重なるように分割されており、その重なる部位の少なくとも一方に他方を磁力で吸引する前記マグネットシートを有し、前記重なる部位で互いに面方向に摺動摩擦することを特徴とする。

（３）また、本発明に係る制震パネル模型の第３の構成は、前記第１の構成の制震パネル模型において、前記エネルギー吸収体は、所定の粘性を有するガム状物質であることを特徴とする。

（４）また、本発明に係る制震パネル模型の第４の構成は、前記第１の構成の制震パネル模型において、前記エネルギー吸収体が、弾力のあるシートで、一部が重なるように、かつ重なる部位が２箇所以上になるように分割されており、前記重なる部位の重ね順が互いに異なるようにして、前記シートの弾力により前記重なる部位が密着し、前記重なる部位で互いに面方向に摺動摩擦することを特徴とする。

（５）また、本発明に係る制震パネル模型の第５の構成は、前記第４の構成の制震パネル模型において、前記弾力のあるシートの材質は、紙製であることを特徴とする。

（６）また、本発明に係る制振挙動説明装置の第１の構成は、振動可能な建物模型を有し、上記第１〜第５のいずれかに記載の制震パネル模型をその建物模型内に取り付けたことを特徴とする。

（７）また、本発明に係る制振挙動説明装置の第２の構成は、前記第１の構成の制振挙動説明装置において、前記建物模型は、縦材とその縦材間に接合される複数の横材とからなり、振動可能であることを特徴とする。

（８）また、本発明に係る制振挙動説明装置の第３の構成は、前記第２の構成の制振挙動説明装置において、前記縦材の少なくとも１つは弾性部材であり、その弾性部材と前記横材との接合箇所のうち少なくとも一箇所を剛で接合し、自由振動若しくは連続的に定常振動することを特徴とする。

（９）また、本発明に係る制振挙動説明装置の第４の構成は、前記第２の構成の制振挙動説明装置において、前記縦材と前記横材の接合部の少なくとも１ヶ所は弾性接合であり、他の接合部はピン接合であることを特徴とする。

（１０）また、本発明に係る制振挙動説明装置の第５の構成は、前記第２の構成の制振挙動説明装置において、前記縦材と前記横材は、紙製であることを特徴とする。

（１１）また、本発明に係る制振挙動説明装置の第６の構成は、前記第１〜第５の構成の制振挙動説明装置において、移動または揺動可能な地盤模型を有し、前記建物模型は下部が前記地盤模型上に固定され、この地盤模型の移動または揺動により上部の建物模型が振動することを特徴とする。

（１）第１の構成の制震パネル模型及び第１の構成の制振挙動説明装置では、履歴ダンパーに代表されるエネルギー吸収体を用いた建物の制振挙動及び制振性能（建物に力が加わり振動が開始してから静止するまでの振幅の減衰や時間）を専門知識をもたない者にもわかりやすく説明できる。また、建物模型にエネルギー吸収体を取り付けると前と後で制振性能がどう変わるか比較できる。

（２）また、第２の構成の制震パネル模型では、制震パネル模型を取り付けた建物模型の揺動により、一部が互いに重なるように分割された制震パネル模型のエネルギー吸収体となる部位が互いに面方向に摺動摩擦し、エネルギー吸収がなされる様子を体感することができる。また、重なる部位の摺動摩擦という視覚的によくわかる動作で建物模型の振動エネルギーをエネルギー吸収体が吸収することで、建物の制振挙動及び制振性能をよりわかりやすく説明できる。

また、マグネットシートの摺動摩擦面積や磁力を変えることで簡単に制振性能を変化させることができる。また、マグネットシートは、入手が容易であり、磁力などの性能が同一のものを入手しやすい。また、磁力などの性能が違っていても摺動摩擦面積を調整することで容易に均一の振動性能を示すエネルギー吸収体とすることができる。従って、安価に均一の振動性能を示す制震パネル模型を多数制作することができる。

（３）また、第３の構成の制震パネル模型では、粘塑性体であるガム状物質の粘性抵抗でエネルギー吸収がなされる様子を体感することができる。また、ガム状物質が繰り返し変形するという視覚的によくわかる動作で建物模型の振動エネルギーを吸収することができ、建物の制振挙動及び制振性能をよりわかりやすく説明できる。この繰り返し変形の様子は、実際の建物に取り付けられる鋼材ダンパーに代表される弾塑性ダンパーの繰り返し変形とほとんど同じ動きになるので、その作用までよく説明できる。

（４）また、第４の構成の制震パネル模型では、軽量で持ち運びが用意となり、製作コストをおさえることができる。また、摺動摩擦力の調整を簡単に行うことができる。

（５）また、第５の構成の制震パネル模型では、よりいっそう軽量で持ち運びが用意となり、製作コストをおさえることができる。また、家庭で簡単に工作できるような工作セットとして配布することもでき、家族で楽しみながら制振性能の様子を体感することができる。

（６）〜（９）また、第１〜第４の構成の制振挙動説明装置では、鉄骨系住宅のような建物模型自体が地震により振動をする様子を体感することができる。また、建物模型を簡易な構成とすることで、コストをおさえ、滑らかに振動させることができる。そして、建物模型にエネルギー吸収体を設けた制震パネル模型の効果の占める割合が大きくなり、制震パネル模型による建物模型の振動の減衰の様子を体感することができる。

（１０）また、第５の構成の制振挙動説明装置では、建物模型の縦材と横材を紙製としたことで建物模型の質量が軽くなり、同じ振幅の場合には質量が大きい建物模型と比べて振動エネルギーが小さくなる。従って、重なり合う弾力のあるシートの摩擦力によるエネルギー吸収のみで、十分に建物模型の振動を減衰させることができる。また、建物模型もよりいっそう軽量で持ち運びが用意となり、製作コストをおさえることができる。また、家庭で簡単に工作できるような工作セットとして配布することもでき、家族で楽しみながら制振性能の様子を体感することができる。

（１１）また、第６の構成の制振挙動説明装置では、地震のような振動を建物模型に加えることができ、実際の地震におけるエネルギー吸収体を用いた建物の制振挙動及び制振性能の様子を体感することができる。

[第一実施形態]
本発明に係る制振挙動説明装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態にかかる制振挙動説明装置の正面図である。図２は制震パネル模型、建物模型の構成図である。図３は使用状態における制振挙動説明装置の正面図である。図４（ａ）は使用状態における制震パネル模型の正面図である。

（制振挙動説明装置１の構成）
まず、制振挙動説明装置１の構成について説明する。図１に示すように、制振挙動説明装置１は、２つの建物模型２、制震パネル模型３、耐震パネル模型21、地盤模型４、透明ケース13とを有し、建物模型２の制振挙動を説明し得る装置である。

建物模型２は、左右の縦材５と、縦材間に接合される４本の横材６とからなり、左右に振動可能である。建物模型２は下部が地盤模型４上に固定されている。建物模型２は、３階建の建物の模型であり、縦材５と横材６で囲まれる四角形の空間は、１階〜３階等の各階の空間を表現している。尚、建物模型２は３階建に限定されるものではなく、横材を複数本設けることで、２階建、４階建等の模型としてもよい。尚、最下段の横材６は地盤模型４を兼ねてもよい。

図２に示すように、縦材５は、弾性部材であるバネ板で構成されている。横材６は殆ど弾性のない板で構成されている。縦材５と横材６との接合箇所は、剛で接合されている。これにより、建物模型２自体が左右に滑らかに揺動することができる。尚、左右の縦材５の少なくとも１つが弾性部材であるバネ板であればよい。また、建物模型２が自立するためには、縦材５と横材６との接合箇所のうち少なくとも一箇所が剛で他はピンで接合されていればよい。

制震パネル模型３は、振動エネルギーを吸収する制震パネルをモデル化したものであり、一部が互いに重なるように２枚のフレーム７に分割されている。制震パネル模型３は、その重なる部位にエネルギー吸収体として互いに吸引し、制震パネル模型３の面方向に摺動摩擦するマグネットシート８を備えている。尚、マグネットシート８は片方だけにし、他方は磁性材料シートにして、マグネットシート８の磁力で磁性材料シートを吸引してもよい。ここで、面方向とは、制震パネル模型３の厚さ方向と直交する平面方向である。

具体的には、フレーム７は２つの凸部７ａ、７ｂを形成しており、マグネットシート８は凸部７ａ、７ｂの先端に設けられている。２枚のフレーム７を左右対称となるようにして、互いのマグネットシート８を吸着させることで、はしご状の制震パネル模型３が形成される。そして、フレーム７の上端下端の４箇所を上下の横材６にピン接合することで、制震パネル模型３を一方の建物模型２内に取り付ける。フレーム７は、剛体であり、地震のような振動によって形状の変化はない。

耐震パネル模型21は、耐震パネルをモデル化したものであり、２枚のフレーム７を左右対称となるようにして、それぞれの凸部７ａ、７ｂの先端を弾性部材であるゴムシート22でつないだものである。このはしご状の耐震パネル模型21を、フレーム７の上端下端の４箇所を上下の横材６にピン接合することで、他方の建物模型２内に取り付ける。

地盤模型４は、地表をモデル化したものであり、地震のように左右に移動または揺動可能である。地盤模型４は、板９、バネ10、紐11、ストッパー12から構成されている。板９の下面にバネ10が取り付けられており、紐11は一端を板９に取り付けられている。紐11の他端を図中右方向に引っ張って板９を水平方向に移動させ、他端を放すことで、バネ10の弾性力により板９（地盤模型４）が左右に揺動する。紐11の途中にはストッパー12が固定されており、ストッパー12が地盤模型４を入れた透明ケース13に当接する位置まで紐11を引っ張ることにより、常に一定量の初期振幅を地盤模型４に与えることができる。

（制振挙動説明装置１の動作）
ここで、制振挙動説明装置の使用方法について説明する。図３に示すように、紐11を引っ張って放すことで、地盤模型４を揺動させて建物模型２に振動を伝える。建物模型２に振動が伝わると、縦材（バネ板）５が左右に撓み、縦材５と横材６で囲まれる四角形の空間が平行四辺形となる。

これにより、左右のフレーム７が斜め（制震パネル模型３の面方向）にずれる。そして、図４（ａ）に示すように、重なり合った２つのマグネットシート８が互いに摺動摩擦することで、制震パネル模型３が取り付けられた建物模型２の振動エネルギーを摩擦エネルギーとして吸収し、建物模型２の振動エネルギーを吸収する。尚、振動エネルギー吸収量は、マグネットシート８の磁石の強さを変えたり、接触面積を変えることで変化させることができ、制震効果の度合いを体感できる。

一方、耐震パネル模型21が取り付けられた建物模型２では、左右のフレーム７が面方向にずれると、ゴムシート22が弾性変形を繰り返すが、ゴムシート22は振動エネルギーを殆ど吸収しないので、振動の減衰が少なく、振動の収まりが遅い。これに対し、制震パネル模型３を取り付けた建物模型２は、耐震パネル模型21を取り付けた建物模型２に比べて、振動エネルギー吸収があるので、振動の減衰が大きく、振動の収まりが早い。

そして、制震パネル模型３と耐震パネル模型21を用いた場合における、振幅、振動の収束速度の違いを見せることで、履歴ダンパーを用いた（制震パネルを用いた）建物の制振性能（力が加わり振動が開始してから減衰し静止するまでの振幅の変化や時間）を、専門知識をもたないものにわかりやすく説明できる。

また、制震パネル、耐震パネルを、その特徴をよく表すことができるマグネットシート、ゴムシート等を用いてモデル化することで、実物を縮小した模型に比べて、制振性能が強調されていてわかりやすい。また、軽量で簡単に持ち運びができ、製作コストをおさえることもできる。また、２つのマグネットシート８の摺動摩擦という視覚的によくわかる動作で建物模型２の振動エネルギーを吸収することができ、建物の制振性能をよりわかりやすく説明できる。

また、マグネットシート８の摺動摩擦面積や磁力を変えることで簡単に制振性能を変化させることができる。また、マグネットシート８は、入手が容易であり、磁力などの性能が同一のものを入手しやすい。また、磁力などの性能が違っていても摺動摩擦面積を調整することで容易に均一の振動性能を示すエネルギー吸収体とすることができる。従って、安価に均一の振動性能を示す制震パネル模型を多数制作することができる。

また、縦材５をバネ板にすることで建物を左右に滑らかに揺らすことができ、建物模型２にエネルギー吸収体を設けた制震パネル模型３の効果の占める割合が大きくなり、制震パネル模型３による建物模型２の振動の減衰の様子を体感することができる。

また、地盤模型４を用いることで、地震のような振動を建物模型２に加えることができ、実際の地震におけるエネルギー吸収体を用いた建物の制振性能の様子を体感することができる。また、制震パネル模型３と耐震パネル模型21を並べて地盤模型４に固定することで、２つの建物模型２に同一の振動を加えることができ、制震パネル模型３と耐震パネル模型21の効果を比較することができる。

また、ストッパー12で地盤模型４の揺動幅を規制することで、常に一定の初期振幅を与えることができ、更に、過大な変形によりマグネットシート８が外れたり、制震パネル模型３が建物模型２から外れたりすること等を抑制できる。

尚、制震パネル模型３を取り付けた建物模型２と、耐震パネル模型21をを取り付けた建物模型２を、地盤模型４から取り外して用いることもできる。この場合、建物模型２をテーブル等に載せて、建物模型２の底部を固定した状態で、建物模型２の上部に水平方向（左右方向）に力を加えることで、建物模型２を振動させることもできる。また、地盤模型４から取り外した建物模型２の上部を固定し、下部に水平方向（左右方向）に力を加えることで、建物模型２を振動させてもよい。

[第二実施形態]
次に本発明に係る制振挙動説明装置の他の実施形態について図を用いて説明する。図４（ｂ）は本実施形態にかかる制震パネル模型の使用状態における正面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図４（ｂ）に示す制震パネル模型31は、エネルギー吸収体として、制震パネル模型３のマグネットシート８に変えてシート15を設け、所定の粘性を有するガム状物質14を用いたものである。ガム状物質14は、２枚のシート15の間をつなぐことで、凸部７ａ、７ｂの先端をつなぐように設けられている。

このガム状物質14を用いた制震パネル模型31を取り付けた建物模型２を、上記第一実施形態と同様に振動させることで、左右のフレーム７が面方向にずれ、ガム状物質14の粘性に抗して塑性変形を繰り返す。これにより、ガム状物質14は、建物模型２の振動エネルギーを吸収し、建物模型２の振動エネルギーを吸収する。これにより、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ガム状物質が繰り返し変形するという視覚的によくわかる動作で建物模型の振動エネルギーを吸収することができ、建物の制振性能をよりわかりやすく説明できる。

[第三実施形態]
次に本発明に係る制振挙動説明装置の他の実施形態について図を用いて説明する。図５（ａ）は本実施形態にかかる建物模型の正面図である。図５（ｂ）は使用状態における建物模型の構成図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図５（ａ）に示す制震パネル模型41は、上下が互いに重なるように幅の広い２枚のフレーム42に分割されている。制震パネル模型41は、その重なる部位にエネルギー吸収体としてマグネットシート８を備えている。尚、ガム状物質14で２枚のフレーム42をつないだ構成としてもよい。

具体的には、下側のフレーム42の上辺に設けられたマグネットシート８と、上側のフレーム42の下辺に設けられたマグネットシート８が吸着している。そして、下側のフレーム42の下辺と、上側のフレーム42の上辺を上下の横材６に固定することで、制震パネル模型41を建物模型２内に取り付ける。フレーム42は、剛体であり、振動によって形状の変化はない。

図５（ｂ）に示すように、制震パネル模型41を取り付けた建物模型２を、上記第一実施形態と同様に振動させることで、左右のフレーム42が面方向にずれ、マグネットシート８が面方向に摺動摩擦することで、制震パネル模型41が取り付けられた建物模型２の振動エネルギーを摩擦エネルギーとして吸収し、建物模型２の振動エネルギーを吸収する。これにより、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

[第四実施形態]
次に本発明に係る制振挙動説明装置の他の実施形態について図を用いて説明する。図６（ａ）は本実施形態にかかる建物模型の正面図である。図６（ｂ）は使用状態における建物模型の構成図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図６（ａ）に示す制震パネル模型51は、Ｖ型ブレースをモデル化したものであり、Ｖ型のフレーム52と、フレーム52の下端に設けられたマグネットシート８と、横材６に設けられたマグネットシート８から構成されている。尚、マグネットシート８に変えてガム状物質14でフレーム52の下端を横材６につないだ構成としてもよい。

具体的には、フレーム52の下端に設けられたマグネットシート８と、横材６に設けられたマグネットシート８が吸着している。そして、フレーム52の２つの上端を上の横材６に固定することで、制震パネル模型51を建物模型２内に取り付ける。フレーム52は、剛体であり、振動によって形状の変化はない。

図６（ｂ）に示すように、制震パネル模型51を取り付けた建物模型２を、上記第一実施形態と同様に振動させることで、フレーム52が面方向にずれ、マグネットシート８が面方向に摺動摩擦することで、制震パネル模型51が取り付けられた建物模型２の振動エネルギーを摩擦エネルギーとして吸収し、建物模型２の振動エネルギーを吸収する。これにより、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

尚、図７に示すように、制震パネル模型51に変えて、フレーム52を上下逆さにして、山型ブレースをモデル化した制震パネル模型53を用いても、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、制震部材を備えたＶ型ブレースを用いた建物の制振性能の様子を体感することができる。

[第五実施形態]
次に本発明に係る制振挙動説明装置の他の実施形態について図を用いて説明する。図８（ａ）は本実施形態にかかる建物模型の正面図である。図８（ｂ）は使用状態における建物模型の構成図である。図９は他の制振挙動説明装置の正面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図８（ａ）に示す制震パネル模型61は、互いに重なるように四角形（仕口型）の２枚のフレーム62に分割されている。制震パネル模型61は、その重なる部位にエネルギー吸収体としてマグネットシート８を備えている。尚、ガム状物質14で２枚のフレーム62をつないだ構成としてもよい。

具体的には、各フレーム62の片面に設けられたマグネットシート８同士が吸着している。そして、一方のフレーム62を縦材５に固定し、他方のフレーム62を横材６に固定することで、制震パネル模型61を建物模型２内に取り付ける。フレーム62は、剛体であり、振動によって形状の変化はない。

図８（ｂ）に示すように、制震パネル模型61を取り付けた建物模型２を、上記第一実施形態と同様に振動させることで、２枚のフレーム62が面方向にずれ、マグネットシート８が面方向に摺動摩擦することで、制震パネル模型61が取り付けられた建物模型２の振動エネルギーを摩擦エネルギーとして吸収し、建物模型２の振動エネルギーを吸収する。これにより、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、仕口型の制震部材を用いた建物の制振性能の様子を体感することができる。

尚、地盤模型４を用いる場合に、取り付ける制震パネル模型３、31、41、51、61、耐震パネル模型21の組み合わせは自由であり、任意の模型を取り付けることができる。また、取り付ける模型の数も２つに限定されるものではなく、複数個取り付けても良い。

例えば、図９に示すように、上記第一実施形態の２つの建物模型２と制震パネル模型３、耐震パネル模型21に変えて、１階に耐震パネル模型71を取り付けた建物模型２と、１階に制震パネル模型３を取り付けた建物模型２を設けてもよい。

耐震パネル模型71は、Ｘ型ブレースをモデル化したものであり、左右の２本の棒状の柱72と、２本のゴム紐73とから構成されている。一方のゴム紐73は、一方の柱72（図９中左側）の上端と他方の柱72（図９中右側）の下端とを結び、他方のゴム紐73は一方の柱72（図９中左側）の下端と他方の柱72（図９中右側）の上端とを結んでいる。２本の柱72は、上端、下端を横材６にピン接合で取り付けられる。柱72は、剛体であり、振動によって形状の変化はない。このような組み合わせにより、耐震パネル模型71と制震パネル模型３の制振性能の様子を体感することができる。

また、図９では１階に制震パネル模型３、耐震パネル模型71を取り付けたが、取り付ける階は限定されるものではなく、２階のみに取り付けたり、３階建の建物模型２の場合には、３階のみ、１階と２階、１階と３階、２階と３階等、取り付ける階を自由に選択できる。さらに、１つの階にパネル模型を複数取り付けたり、図９において、耐震パネル模型71を取り外してもよく、これにより、制震パネル模型や耐震パネル模型をまったく取り付けない建物模型２と、制震パネル模型３を取り付けた建物模型２との振動性能の様子を体感することもできる。

[第六実施形態]
次に本発明に係る制振挙動説明装置の他の実施形態について図を用いて説明する。図１０は本実施形態にかかる建物模型の正面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１０に示すように、本実施形態の制振挙動説明装置は、上記第一実施形態の建物模型２に変えて建物模型80を用いたものである。建物模型80内に制震パネル模型３等を取り付ける。

建物模型80は、左右の縦材81と、縦材間に接合される３本の横材６とからなり、左右に振動可能である。建物模型80は下部が地盤模型４上に固定されている。建物模型80は、２階建の建物の模型であり、縦材81と横材６で囲まれる四角形の空間は、１階、２階等の各階の空間を表現している。尚、建物模型80は２階建に限定されるものではなく、横材を複数本設けることで、３階建、４階建等の模型としてもよい。尚、最下段の横材６は地盤模型４を兼ねてもよい。

縦材81は、殆ど弾性のない板（剛体）で構成されている。縦材81と横材６との接合箇所は、ピン接合されており、さらにこの接合部にバネ82が設けられている。バネ82は一端を縦材81に固定され、他端を横材６に固定されている。これにより、建物模型80が左右に滑らかに揺動することができる。尚、建物模型80が揺動可能かつ自立可能であるためには、縦材81と横材６の接合部の少なくとも１ヶ所は、バネ82を設けた弾性接合であり、他の接合部はピン接合であればよい。

尚、他の弾性接合の例として、バネ82に変えてゴム等の弾性体を用いることができる。あるいは、縦材81と横材６を弾性体を介して接合してもよい。

制振挙動説明装置の使用方法は、上記第一実施形態と同様に、紐11を引っ張って放すことで、地盤模型４を揺動させて建物模型80に振動を伝える。建物模型80に振動が伝わると、縦材（剛体）81が下端を中心として左右に揺動し、縦材81と横材６で囲まれる四角形の空間が平行四辺形となる。すなわち、縦材81と横材６との挟む角に設けられたバネ82が、挟む角が鋭角、鈍角になることで圧縮、引張された際に、元に戻ろうとする弾性力が働くことで、建物模型80が左右に揺動（建物模型80の振動）する。

尚、制震パネル模型３等は、建物模型２、80以外の振動可能な建物模型に取り付けることもできる。例えば、左右の振動に限定した建物模型だけでなく、立体的な建物模型であってもよい。また、地盤模型４は、左右の振動を加える装置に限定されるものではなく、奥行き方向や斜め方向等、様々な振動を建物模型に加えることができる構成としてもよい。

これにより、立体的な建物模型に、正面、背面、左右側面に、制震パネル模型３等を取り付け、奥行き方向や斜め方向等、様々な振動を建物模型に加えることで、より実際の建物、地震に近い制振挙動もわかりやすく説明できる。

[第七実施形態]
次に本発明に係る制振挙動説明装置の他の実施形態について図を用いて説明する。図１１は本実施形態にかかる建物模型の構成図である。図１２は本実施形態にかかる建物模型の使用状態における正面図、重なる部位の上視図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１１、図１２（ａ）に示す制震パネル模型91は、一部が重なるように、かつ重なる部位が２箇所になるように２枚のフレーム92に分割されている。制震パネル模型91は、その重なる部位にエネルギー吸収体として、紙製の弾力のあるシート93を備えている。

具体的には、フレーム92は上下に２つの凸部92ａ、92ｂを形成しており、シート93は凸部92ａ、92ｂの先端に形成されている。また、図１２（ｂ）に示すように、フレーム92は、一辺を折り曲げられており、Ｌ字状に形成されている。フレーム92とシート93は、同じ１枚の紙で形成されている。２枚のフレーム92を左右対称となるようにして、互いのシート93を重ね合わせることで、はしご状の制震パネル模型91が形成される。そして、フレーム92の上端下端の４箇所を上下の横材６にピン接合することで、制震パネル模型91を建物模型２内に取り付ける。

２箇所の重なる部位の重ね順は、互いに異なるようにしてある。例えば、図１１では、上部の重なる部位の重ね順は、左側のシート93ａが上、右側のシート93ｂが下になるようにしている。その逆に、下部の重なる部位の重ね順は、左側のシート93ｃが下、右側のシート93ｄが上になるようにしている。

このように互い違いに重ねることにより、シート93が曲がり、元の真っ直ぐな状態に戻ろうとするシート93の弾力により重なる部位（シート93ａと93ｂ、シート93ｃと93ｄ）が密着する。この状態で、重なる部位で互いに面方向に摺動摩擦する。

制震パネル模型91を取り付ける建物模型２の縦材５と横材６は、紙製とする。紙製としたことで建物模型２の質量が軽くなり、同じ振幅の場合には質量が大きい建物模型と比べて振動エネルギーが小さくなる。従って、重なり合うシート93の摩擦力によるエネルギー吸収のみで、十分に建物模型２の振動を減衰させることができる。また、建物模型２自体もよりいっそう軽量で持ち運びが用意となり、製作コストをおさえることができる。また、家庭で簡単に工作できるような工作セットとして配布することもでき、家族で楽しみながら制振性能の様子を体感することができる。

また、縦材５と横材６は、紙を折り曲げて構成してもよい。これにより、縦材５と横材６は所定の剛性を持って接合され、建物模型80は左右に滑らかに揺動可能かつ自立可能となる。また、ピン接合やバネ82を用いる構成に比べて簡単に製作でき、製作コストをおさえることができる。なお、折り曲げて製作できない接合箇所は、のりやテープ等で接合する。

尚、重なる部位は、２箇所に限定されるものではなく、２箇所以上であればよい。重なる部位の数を増やすことにより、シート93の密着をより確実にすることができ、確実に摺動摩擦させることができる。

また、フレーム92をＬ字状に形成したことより、フレーム92の剛性が高くなり、制震パネル模型91を繰り返し使用してもフレーム92が変形しにくく、シート93の密着をより確実にすることができ、確実に摺動摩擦させることができる。

また、弾力のあるシートとして、板バネ、プラスチック板、はがき紙等様々な部材を用いることができる。また、エネルギー吸収体のみ弾力のあるシートで形成し、それ以外の部分（フレーム92）を鉄板等で形成してもよい。エネルギー吸収体を弾力のあるシートで形成することにより、軽量で持ち運びが用意となり、製作コストをおさえることができる。また、摺動摩擦力の調整を簡単に行うことができる。

図１２（ａ）に示すように、シート93を用いた制震パネル模型91を取り付けた建物模型２を、上記第一実施形態と同様に振動させることで、左右のフレーム92が面方向にずれ、シート93（93ａと93ｂ、93ｃと93ｄ）が面方向に摺動摩擦する。この摺動摩擦により、制震パネル模型91が取り付けられた建物模型２の振動エネルギーを摩擦エネルギーとして吸収し、建物模型２の振動エネルギーを吸収する。これにより、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

振動エネルギー吸収量は、シート93の材質や、表面粗さ、接触面積を変えることで変化させることができ、制震効果の度合いを体感できる。また、図１２（ｃ）に示すように、シート93を折り曲げて厚みを持たせることで、シート93の曲げを大きくして摩擦力を大きくし、振動エネルギー吸収量を大きくすることもできる。

また、制震パネル模型91全体を紙製とすることにより、よりいっそう軽量で持ち運びが用意となり、製作コストをおさえることができる。また、制震パネル模型91は、家庭で簡単に工作できるような工作セットとして配布することもでき、家族で楽しみながら制振性能の様子を体感することができる。

[第八実施形態]
次に本発明に係る制振挙動説明装置の他の実施形態について図を用いて説明する。図１３は本実施形態にかかる建物模型の構成図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１３に示すように、本実施形態の制震パネル模型101は、上記第七実施形態の制震パネル模型91の一方のフレーム92に形成されたシート93の中央に切れ込み93ａ１を入れ、２つのシート93ａ２、93ａ３に分割したものである。

そして、切れ込み93ａ１の上側のシート93ａ２、下側のシート93ａ３と、他方のフレーム92のシート93ｂとの重ね順は、互いに異なるようにしてある。例えば、図１３では、シート93ａ２が上、右側のシート93ｂが下になるようにしている。その逆に、シート93ａ３が下、右側のシート93ｄが上になるようにしている。

このように互い違いに重ねることにより、シート93ａ２、93ａ３、93ｂが曲がり、元の真っ直ぐな状態に戻ろうとするシート93の弾力により重なる部位（シート93ａ２と93ｂ、シート93ａ３と93ｂ）が密着する。この状態で、重なる部位で互いに面方向に摺動摩擦する。

尚、制震パネル模型101は、シート93ｃにも切れ込み93ｃ１を入れ、２つのシート93ｃ２、93ｃ３に分割している。このように、重なる部位の数を増やすことにより、シート93の密着をより確実にすることができ、確実に摺動摩擦させることができる。

しかし、本発明の制震パネル模型は、かかる構成に限定されるものではなく、少なくともシート93ａ２及び93ａ３と、シート93を有し、上記の２箇所を重なる部位とすればよい。すなわち、上記第七実施形態の凸部92ｂ（シート93ｃ、92ｄ）を設ける必要はない。

シート93ａ２、93ａ３、93ｃ２、93ｃ３を用いた制震パネル模型101を取り付けた建物模型２を、上記第一実施形態と同様に振動させることで、左右のフレーム92が面方向にずれ、シート93（93ａ２と93ｂ、93ａ３と93ｂ、93ｃ２と93ｄ、93ｃ３と93ｄ）が面方向に摺動摩擦する。この摺動摩擦により、制震パネル模型101が取り付けられた建物模型２の振動エネルギーを摩擦エネルギーとして吸収し、建物模型２の振動エネルギーを吸収する。これにより、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらに上述のごとく、１枚のシート93ａに切れ込みを入れて、重なる部位を近傍に設けたことにより、フレーム92が変形することを抑制でき、シート93の密着をより確実にすることができ、確実に摺動摩擦させることができる。

本発明の活用例として、住宅展示場等において、制震パネル模型を取り付けた建物模型の制振挙動の説明に広く利用することができる。

第一実施形態にかかる制振挙動説明装置の正面図である。 制震パネル模型、建物模型の構成図である。 使用状態における制振挙動説明装置の正面図である。 （ａ）第一実施形態にかかる制震パネル模型の使用状態における正面図である。（ｂ）第二実施形態にかかる制震パネル模型の使用状態における正面図である。 （ａ）第三実施形態にかかる建物模型の正面図である。（ｂ）使用状態における建物模型の構成図である。 （ａ）第四実施形態にかかる建物模型の正面図である。（ｂ）使用状態における建物模型の構成図である。 第四実施形態にかかる他の制震パネル模型の正面図である。 （ａ）第五実施形態にかかる建物模型の正面図である。（ｂ）使用状態における建物模型の構成図である。 他の制振挙動説明装置の正面図である。 第六実施形態にかかる建物模型の正面図である。 第七実施形態にかかる制震パネル模型の構成図である。（ｂ）制震パネル模型の上視図である。（ｃ）重なる部位の上視図である。 （ａ）第七実施形態にかかる制震パネル模型の使用状態における正面図である。（ｂ）重なる部位の上視図である。 第八実施形態にかかる制震パネル模型の構成図である。

符号の説明

１…制振挙動説明装置、２…建物模型、３、31、41、51、61、91、101…制震パネル模型、４…地盤模型、５…縦材、６…横材、７、42、52、62、92…フレーム、７ａ、７ｂ、92ａ、92ｂ…凸部…凸部、８…マグネットシート（エネルギー吸収体に対応）、９…板、10…バネ、11…紐、12…ストッパー、13…透明ケース、14…ガム状物質（エネルギー吸収体に対応）、15…シート、21、71…耐震パネル模型、22…ゴムシート、72…柱、73…ゴム紐、80…建物模型、81…縦材、82…バネ、93…シート（エネルギー吸収体に対応）

Claims (11)

1. 振動可能な建物模型内に取り付けられる制震パネル模型であって、
   その制震パネル模型がその制震パネル模型の面方向に変形したとき、面方向に変形して前記建物模型の振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収体を有することを特徴とする制震パネル模型。
2. 前記エネルギー吸収体は、マグネットシートであり、
   一部が互いに重なるように分割されており、その重なる部位の少なくとも一方に他方を磁力で吸引する前記マグネットシートを有し、前記重なる部位で互いに面方向に摺動摩擦することを特徴とする請求項１に記載の制震パネル模型。
3. 前記エネルギー吸収体は、所定の粘性を有するガム状物質であることを特徴とする請求項１に記載の制震パネル模型。
   
4. 前記エネルギー吸収体が、弾力のあるシートで、
   一部が重なるように、かつ重なる部位が２箇所以上になるように分割されており、
   前記重なる部位の重ね順が互いに異なるようにして、
   前記シートの弾力により前記重なる部位が密着し、前記重なる部位で互いに面方向に摺動摩擦することを特徴とする請求項１に記載の制震パネル模型。
   
5. 前記弾力のあるシートの材質は、紙製であることを特徴とする請求項４に記載の制震パネル模型。
   
6. 振動可能な建物模型を有し、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の制震パネル模型をその建物模型内に取り付けたことを特徴とする制振挙動説明装置。
7. 前記建物模型は、縦材とその縦材間に接合される複数の横材とからなり、振動可能であることを特徴とする請求項６に記載の制振挙動説明装置。
8. 前記縦材の少なくとも１つは弾性部材であり、
   その弾性部材と前記横材との接合箇所のうち少なくとも一箇所を剛で接合し、自由振動若しくは連続的に定常振動することを特徴とする請求項７に記載の制振挙動説明装置。
9. 前記縦材と前記横材の接合部の少なくとも１ヶ所は弾性接合であり、他の接合部はピン接合であることを特徴とする請求項７に記載の制振挙動説明装置。
   
10. 前記縦材と前記横材は、紙製であることを特徴とする請求項７に記載の制振挙動説明装置。
    
11. 移動または揺動可能な地盤模型を有し、
    前記建物模型は下部が前記地盤模型上に固定され、この地盤模型の移動または揺動により上部の建物模型が振動することを特徴とする請求項６〜請求項１０のいずれか１項に記載の制振挙動説明装置。
    

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