JP2007023550A

JP2007023550A - 建物の制震構造

Info

Publication number: JP2007023550A
Application number: JP2005204821A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Tsutsumi; 一徳堤; Keiji Shudo; 敬二首藤; Tomoyuki Iriyama; 朋之入山; Katsumune Nagai; 克宗永井
Original assignee: Daiken Trade and Industry Co Ltd
Current assignee: Daiken Trade and Industry Co Ltd
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】優れた制震性能を発現する建物の制震構造を提供する。
【解決手段】建物の制震構造１０は、壁構造を構成するように軸材１２，１３に面材１１が張り付けられたものである。建物の制震構造１０は、軸材１２，１３と面材１１との間に、５〜３０℃の温度範囲における動的粘弾性特性として、周波数０．１〜１０Ｈｚの範囲で、損失正接が０．４以上で、且つ、貯蔵弾性率が１×１０⁵Ｐａ以上である粘弾性を有する材料からなる厚さ１ｍｍ以上のシート状の制震材１４が介設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸材に面材を貼り付けるように固定してなる建物の制震構造に関する。

住宅やビルなどの建物の耐震性を向上させて地震被害を軽減させる方法として、地震時のエネルギーを吸収するダンパーを建物の構造躯体に設置し、建物の振動を小さくさせるというものがある。ビルなどの大型の建物では、油圧ダンパーや鋼製ダンパーが使用されることが一般的であるが、これらのダンパーは、大型であるために変形をさせるのに相当な速度・力が必要であるので、住宅などの小型の建物には適用しにくい。

そこで、住宅などの小型の建物には適用可能な制震構造として、特許文献１には、柱、間柱、梁などの線材と、耐火ボードなど面材との組み合わせにより形成された建物において、柱および間柱と耐火ボードとのなす接合面に粘弾性体を介在させた状態で、これらを固定するようにすることが開示されている。そして、これによれば、変形能力の大きい材料で建築した場合においても優れた制震性能を発揮することが可能である、と記載されている。
特開２００２−６１３１６号公報

特許文献１に開示されている制震建物は、線材と面材との接合面に粘弾性体を介在させたものである。これは、建物に所定値以上の層間変形角が生じた際に、線材と面材との相対ずれを利用して粘弾性体を変形させエネルギーを吸収することにより制震効果を発現するというものであるが、粘弾性体の損失正接（ｔａｎδ）や貯蔵弾性率（Ｅ’）が低いと制震効果が低いという問題点があり、粘弾性体の厚さが０．５〜１ｍｍと薄いと、変形時に粘弾性体が破壊したり、変形がうまく伝わらず制震効果が低下するという問題が発生する。また、小さな変形域では家屋の面内歪を粘弾性体にうまく伝えることができず制震効果が発現しにくく、さらに制震効果はあっても耐震効果が不十分となり易いという問題もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、優れた制震性能を発現する建物の制震構造を提供することである。

上記目的を達成する本出願の請求項１に係る発明は、壁構造を構成するように軸材に面材が張り付けられた建物の制震構造であって、
上記軸材と上記面材との間に、５〜３０℃の温度範囲における動的粘弾性特性として、周波数０．１〜１０Ｈｚの範囲で、損失正接が０．４以上で、且つ、貯蔵弾性率が１×１０⁵Ｐａ以上である粘弾性を有する材料からなる厚さ１ｍｍ以上のシート状の制震材が介設されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載された建物の制震構造において、
上記制震材は、上記軸材及び上記面材のそれぞれに接着剤又は粘着剤により固定されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載された建物の制震構造において、
上記面材の法線方向を回転軸方向とした回転を阻止するように該面材の下端の自由を規制する床材が設けられていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載された建物の制震構造において、
上記面材の下端と上記床材との間に、粘弾性を有する材料からなる第２の制震材が介設されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載された建物の制震構造において、
上記軸材を介して上記面材に対向するように設けられた耐力面材が該軸材に張り付けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、軸材と面材との間に、５〜３０℃の温度範囲における動的粘弾性特性として、周波数０．１〜１０Ｈｚの範囲で、損失正接が０．４以上で、且つ、貯蔵弾性率が１×１０⁵Ｐａ以上である粘弾性を有する材料からなる厚さ１ｍｍ以上のシート状の制震材が介設されており、制震材は、剛性が比較的高く、且つ、粘性特性が比較的高いためにエネルギー吸収性能が高いので、地震等の場合に、軸材が水平変位したときには、制震材が変形してエネルギーを吸収し、優れた制震性能を得ることができる。

請求項２に係る発明によれば、制震材が軸材及び面材のそれぞれに接着剤又は粘着剤により固定されているので、制震材と軸材との間の滑り、及び、制震材と面材との間の滑りが規制され、軸材及び面材の相対的な変位による制震材の変形がそれらの滑りにより小さくなるのを抑止することができる。

請求項３に係る発明によれば、面材の法線方向を回転軸方向とした回転を阻止するようにその下端の自由を規制する床材が設けられているので、面材の自由度が低くなって、地震等の場合に、制震材に大きな変形が生じることとなり、より高い制震性能を得ることができる。

請求項４に係る発明によれば、面材の下端と床材との間に、粘弾性を有する材料からなる第２の制震材が介設されているので、地震等の場合に、第２の制震材がクッションとなって、変位しようとする面材が床材に当接して破損に至るのを抑止することができ、また、この第２の制震材の圧縮変形による制震性能の向上をも図ることができる。

請求項５に係る発明によれば、軸材を介して面材に対向するように設けられた耐力面材が軸材に張り付けられているので、制震性能のみならず耐震性能をも有する壁構造を構成することができ、また、軸材の変位が大きい場合の壁構造の破壊を制震性能によって抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１及び２は、本発明の実施形態１に係る建物の制震構造１０を示す。

この制震構造１０は、間隔をおいて立設された一対の柱（軸材）１２とそれらの上部間に架けられた梁（或いは桁等）の横架材（軸材）１３とそれらの下部間に架けられた土台の横架材（軸材）１３とにより形成された縦長矩形の枠状の躯体を覆うように内装下地材や外装下地材などの面材１１が設けられ、各柱１２、或いは、各横架材１３にその面材１１が張り付けられた壁構造を構成している。そして、柱１２及び横架材１３のそれぞれと面材１１との間には、シート状の制震材１４が介設されている。

躯体を構成する柱１２及び横架材１３は、例えば、木製の角材により構成されている。これらは、耐震強度等が考慮されて、形状や断面積、材質が適宜選択される。

面材１１は、例えば、金属材料、セラミック材料、プラスチック材料、木質材料、火山性ガラス質複層材料などの剛性を有する材料により、縦１８００〜４０００ｍｍ、横４５０〜１０００ｍｍ及び厚さ３〜３０ｍｍの矩形平板状に形成されている。

面材１１は、表面側から例えば釘やビスやピンネイル等の固定具２０が複数打ち付けられて柱１２や横架材１３に取付固定されている。

制震材１４は、例えば、シリコン系粘弾性体、ジエン系粘弾性体、イソプレンゴム（ＩＲ）系粘弾性体、天然ゴム（ＮＲ）やスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）やブタジエンゴム（ＢＲ）やイソプレンゴム（ＩＲ）やニトリルゴム（ＮＢＲ）やクロロプレンゴム（ＣＲ）等をベースとした高振動減衰性のゴム組成物などの粘弾性を有する材料により、テープ状にしたものを切断して、長さ１００ｍｍ以上、幅１０〜１００ｍｍ及び厚さ１ｍｍ以上の矩形平板状に形成されている。なお、制震材１４は、少なくとも面材１１と柱１２との間及び面材１１と横架材１３との間に設けられていればよい。

制震材１４を形成する粘弾性を有する材料は、５〜３０℃の温度範囲における動的粘弾性特性として、周波数０．１〜１０Ｈｚの範囲で、損失正接が０．４以上で、且つ、貯蔵弾性率が１×１０⁵Ｐａ以上である。

制震材１４は、面材１１との間、柱１２との間、及び、横架材１３との間が非接着に設けられており、単に間に狭持されているだけである。

以上のような構成によれば、柱１２と面材１１との間、及び、横架材１３と面材１１との間に、５〜３０℃の温度範囲における動的粘弾性特性として、周波数０．１〜１０Ｈｚの範囲で、損失正接が０．４以上で、且つ、貯蔵弾性率が１×１０⁵Ｐａ以上である粘弾性を有する材料からなる厚さ１ｍｍ以上のシート状の制震材１４が介設されており、制震材１４は、剛性が比較的高く、且つ、粘性特性が比較的高いためにエネルギー吸収性能が高いので、図３に示すように、地震等の場合に、柱１２や横架材１３が水平変位したときには、制震材１４が変形してエネルギーを吸収し、優れた制震性能を得ることができる。

（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る建物の制震構造１０を示す。なお、実施形態１のものと同一名称の部分は、実施形態１と同一の符号で示す。

この制震構造１０では、制震材１４は、柱１２、横架材１３及び面材１１のそれぞれに接着剤２１（又は粘着剤）により固定されている。接着剤２１としては、例えば、エポキシ系接着剤やウレタン系接着剤等を挙げることができる。粘着剤としては、例えば、ブチル系粘着剤、アクリル系粘着剤等を挙げることができる。

その他の構成は実施形態１と同一である。

以上のような構成によれば、制震材１４が柱１２、横架材１３及び面材１１のそれぞれに接着剤２１（又は粘着剤）により固定されているので、制震材１４と軸材との間の滑り、及び、制震材１４と面材１１との間の滑りが規制され、軸材及び面材１１の相対的な変位による制震材１４の変形がそれらの滑りにより小さくなるのを抑止することができる。

その他の作用効果は実施形態１と同一である。

（実施形態３）
図５は、本発明の実施形態３に係る建物の制震構造１０を示す。なお、実施形態１のものと同一名称の部分は、実施形態１と同一の符号で示す。

この制震構造１０では、土台の横架材１３の面材取付側に、上面が面一になるように床材受け材１５が横架材１３に沿って設けられ、それらの横架材１３及び床材受け材１５で支えられるように床材１７が設けられている。また、床材１７の上には横架材１３の延びる方向に延びた面材受け材（軸材）１６が設けられている。そして、面材１１は、下端が床材１７に当接して支えられると共に下部がその面材受け材１６に張り付けられている。面材１１は、表面側から例えば釘やビスやピンネイル等の固定具２０が複数打ち付けられて面材受け材１６に取付固定されている。

床材受け材１５及び面材受け材１６のそれぞれは、例えば、柱１２や横架材１３よりも細径の木製の角材により構成されている。これらは、強度等が考慮されて、形状や断面積、材質が適宜選択される。

床材１７は、例えば、厚さ９〜３０ｍｍの木製の板材により構成されている。

その他の構成は実施形態１と同一である。

以上のような構成によれば、面材１１の法線方向を回転軸方向とした回転を阻止するようにその下端の自由を規制する床材１７が設けられているので、面材１１の自由度が低くなって、図６に示すように、地震等の場合に、制震材１４に大きな変形が生じることとなり、より高い制震性能を得ることができる。

その他の作用効果は実施形態１と同一である。

（実施形態４）
図７は、本発明の実施形態４に係る建物の制震構造１０を示す。なお、実施形態１及び３のものと同一名称の部分は、実施形態１及び３と同一の符号で示す。

この制震構造１０では、面材１１の下端と床材１７との間に、第２の制震材１８が介設されている。

第２の制震材１８は、例えば、シリコン系粘弾性体、ジエン系粘弾性体、イソプレンゴム（ＩＲ）系粘弾性体、天然ゴム（ＮＲ）やスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）やブタジエンゴム（ＢＲ）やイソプレンゴム（ＩＲ）やニトリルゴム（ＮＢＲ）やクロロプレンゴム（ＣＲ）等をベースとした高振動減衰性のゴム組成物などの粘弾性を有する材料により、面材１１の下端面と同一形状の帯状に形成されている。

第２の制震材１８を形成する粘弾性を有する材料は、５〜３０℃の温度範囲における動的粘弾性特性として、周波数０．１〜１０Ｈｚの範囲で、損失正接が０．４以上で、且つ、貯蔵弾性率が１×１０⁵Ｐａ以上である。

なお、第２の制震材１８は、面材１１と柱１２等との間に設けられた制震材１４と一体に形成されていても、別体に構成されていてもいずれでもよい。

その他の構成は実施形態３と同一である。

以上のような構成によれば、面材１１の下端と床材１７との間に、粘弾性を有する材料からなる第２の制震材１８が介設されているので、地震等の場合に、第２の制震材１８がクッションとなって、変位しようとする面材１１が床材１７に当接して破損に至るのを抑止することができ、また、この第２の制震材１８の圧縮変形による制震性能の向上をも図ることができる。

その他の作用効果は実施形態１及び３と同一である。

（実施形態５）
図８は、本発明の実施形態５に係る建物の制震構造１０を示す。なお、実施形態１のものと同一名称の部分は、実施形態１と同一の符号で示す。

この制震構造１０では、柱１２及び横架材１３を介して面材１１に対向するように設けられた耐力面材１９が面材１１とは反対側から柱１２及び横架材１３に張り付けられている。

耐力面材１９は、例えば、金属材料、セラミック材料、プラスチック材料、木質材料、火山性ガラス質複層材料などの剛性を有する材料により、面材１１と同様に、縦１８００〜４０００ｍｍ、横４５０〜１０００ｍｍ及び厚さ３〜３０ｍｍの矩形平板状に形成されている。

耐力面材１９は、表面側から例えば釘やビスやピンネイル等の固定具２０が複数打ち付けられて柱１２や横架材１３に取付固定されている。

その他の構成は実施形態１と同一である。

以上のような構成によれば、柱１２及び横架材１３を介して面材１１に対向するように設けられた耐力面材１９が柱１２及び横架材１３にそれぞれ張り付けられているので、制震性能のみならず耐震性能をも有する壁構造を構成することができ、また、柱１２及び横架材１３の水平変位が大きい場合の壁構造の破壊を制震性能によって抑制することができる。

その他の作用効果は実施形態１と同一である。

本発明は、軸材に面材を貼り付けるように固定してなる建物の制震構造について有用である。

実施形態１に係る建物の制震構造を示す斜視図である。実施形態１に係る建物の制震構造を示す縦断面図である。実施形態１に係る制震構造の地震時等の状態を示す説明図である。実施形態２に係る建物の制震構造を示す縦断面図である。実施形態３に係る建物の制震構造を示す縦断面図である。実施形態３に係る制震構造の地震時等の状態を示す説明図である。実施形態４に係る建物の制震構造を示す縦断面図である。実施形態５に係る建物の制震構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１０制震構造
１１面材
１２柱（軸材）
１３横架材（軸材）
１４制震材
１６面材受け材（軸材）
１７床材
１８第２の制震材
１９耐力面材
２１接着剤（粘着剤）

Claims

壁構造を構成するように軸材に面材が張り付けられた建物の制震構造であって、
上記軸材と上記面材との間に、５〜３０℃の温度範囲における動的粘弾性特性として、周波数０．１〜１０Ｈｚの範囲で、損失正接が０．４以上で、且つ、貯蔵弾性率が１×１０⁵Ｐａ以上である粘弾性を有する材料からなる厚さ１ｍｍ以上のシート状の制震材が介設されていることを特徴とする建物の制震構造。
請求項１に記載された建物の制震構造において、
上記制震材は、上記軸材及び上記面材のそれぞれに接着剤又は粘着剤により固定されていることを特徴とする建物の制震構造。
請求項１又は２に記載された建物の制震構造において、
上記面材の法線方向を回転軸方向とした回転を阻止するように該面材の下端の自由を規制する床材が設けられていることを特徴とする建物の制震構造。
請求項３に記載された建物の制震構造において、
上記面材の下端と上記床材との間に、粘弾性を有する材料からなる第２の制震材が介設されていることを特徴とする建物の制震構造。
請求項１乃至４のいずれかに記載された建物の制震構造において、
上記軸材を介して上記面材に対向するように設けられた耐力面材が該軸材に張り付けられていることを特徴とする建物の制震構造。