JP2007154578A - 制震デバイス及び制震構造 - Google Patents

Abstract

【課題】建物等の構造物に組み込まれて有効的な制震作用を発揮することができながら、建物等の構造物への組込み、付加を容易に行うことができる制震デバイス等を提供する。
【解決手段】隣り合う左右一方の柱１に固着状態に取り付けられる取付け部４と、もう一方の柱１に固着状態に取り付けられる取付け部４と、剛体部５とが備えられ、剛体部５と一方の取付け部４とが減衰部としての粘弾性体層６を介して連結されると共に、剛体部５ともう一方の取付け部４とが同じく減衰部としての粘弾性体層６を介して連結され、地震時、各減衰部６，６が取付け部４，４と剛体部５の間でせん断力を受けて地震エネルギーを吸収するようになされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建物等の各種構造物に用いられる制震デバイス及び制震構造に関する。

例えば戸建て住宅等の建物に用いられる制震手段として、従来より、種々のものが提供されているが、構造が複雑であったり、大掛かりなものが多く、建物等の構造物への組込み、付加が容易ではないという問題があった。

本発明は、上記のような問題点に鑑み、建物等の構造物に組み込まれて有効的な制震作用を発揮することができながら、建物等の構造物への組込み、付加を容易に行うことができる制震デバイス等を提供することを課題とする。

上記の課題は、隣り合う左右の柱間に設置される制震デバイスであって、
一方の柱に固着状態に取り付けられる第１取付け部と、
もう一方の柱に固着状態に取り付けられる第２取付け部と、
剛体部と
が備えられ、
剛体部と第１取付け部とが第１減衰部を介して連結されると共に、剛体部と第２取付け部とが第２減衰部を介して連結され、
地震時、前記第１減衰部が第１取付け部と剛体部の間でせん断力を受けて地震エネルギーを吸収すると共に、第２減衰部が第２取付け部と剛体部との間でせん断力を受けて地震エネルギーを吸収するようになされていることを特徴とする制震デバイスによって解決される（第１発明）。

また、隣り合う左右の柱間に設置される制震デバイスであって、
一方の柱に固着状態に取り付けられる第１取付け部と、
一端側が、第２取付け部として、もう一方の柱に固着状態に取り付けられる剛体部と
が備えられ、前記剛体部の他端側と第１取付け部とが減衰部を介して連結され、
地震時、前記減衰部が剛体部と第１取付け部との間でせん断力を受けて地震エネルギーを吸収するようになされていることを特徴とする制震デバイスによって解決される（第２発明）。

更に、隣り合う左右の柱間に設置される制震デバイスであって、
一端側が、第１取付け部として、一方の柱に固着状態に取り付けられる第１剛体部と、
一端側が、第２取付け部として、もう一方の柱に固着状態に取り付けられる第２剛体部と
が備えられ、第１剛体部と第２剛体部とが減衰部を介して連結され、
地震時、前記減衰部が第１剛体部と第２剛体部との間でせん断力を受けて地震エネルギーを吸収するようになされていることを特徴とする制震デバイスによって解決される（第３発明）。

上記の各制震デバイスでは、建物や、建物に用いられる外壁等の壁パネルなどへの組込み、付加は、同デバイスの第１取付け部を左右一方の柱に固着状態に取り付けると共に、第２取付け部をもう一方の柱に固着状態に取り付けるだけでよく、建物等の構造物への組込み、付加を容易に行うことができる。

しかも、減衰部が、地震時に、剛体部と取付け部との間や、剛体部間で、せん断力を受けて地震エネルギーを吸収する、いわゆるせん断型の減衰部からなっているので、制震デバイスそれ自体において、剛体部と取付け部との連結部や、剛体部同士の連結部を、剛接合に近い連結構造にすることができて、制震デバイスの取扱いを容易にすることができ、そのことによっても、建物等の構造物への組込み、付加を容易に行うことができる。

もちろん、地震時に、減衰部が左右の柱の動きによってせん断力を受けて地震エネルギーを吸収するようになされているので、有効的な制震作用を発揮することができる。

また、隣り合う左右の柱に取り付けられて取付け部と剛体部との間のせん断型減衰部、あるいは、剛体部間のせん断型減衰部に制震作用を行わせるものであるから、例えば、階を挟む上下の梁に取り付けるような制震デバイスの場合に比べて、制震デバイスの高さ寸法を小さくして、制震デバイスの小型化を実現することが可能になる。

上記の第１〜第３の発明の制震デバイスにおいて、地震時に、減衰部を挟む一方の側ともう一方の側との一定以上の相対せん断動作を規制するストッパーが備えられているとよい（第４発明）。

この場合は、ストッパーによる規制が働くと、剛体部が耐力要素として機能し、建物等の構造物の倒壊を防ぐことができ、しかも、それを剛体部を利用したストッパーによる簡素な構造で実現することができる。

上記の第１〜第４の発明の制震デバイスにおいて、第１，第２取付け部はそれぞれ、
隣り合う左右の柱に固着状態に取り付けられる取付けベース部と、
制震デバイス本体側に備えられ、取付けベース部に保持状態に係合される係合部と
で構成されているとよい（第５発明）。

この場合は、取付けベース部を左右の柱に取り付け、そして、制震デバイス本体側の係合部を取付けベース部に保持状態に係合させることで、制震デバイスを柱間に取付け状態にすることができて、柱間への制震デバイスの取付け、ひいては建物等の構造物への組込み、付加を容易にすることができる。

また、上記の課題は、第１〜第５の発明の制震デバイスが、隣り合う左右の柱に固着状態に取り付けられていることを特徴とする制震構造によっても同様に解決される（第６発明）。

そして、第６発明の制震構造において、左右の柱間に開口部が設けられ、該開口部と前記制震デバイスとが上下に隣り合って備えられているのもよい（第７発明）。その場合は、制震デバイスが、高さ寸法の小さいコンパクトな構造を実現することができることとの組み合わせにおいて、開口部の備えられる柱間の限られたスペースを有効利用して制震デバイスを組み込み、付加することができる。

本発明は、以上のとおりのものであるから、有効的な制震作用を発揮することができながら、建物等の構造物への組込み、付加を容易に行うことができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３に示す第１実施形態の制震構造は、建物の壁に適用した場合のもので、１，１は左右の隣り合う柱、２は制震デバイスであり、柱１，１は、図５に示すように、外壁パネルのパネルフレーム３を構成する左右の鋼製縦枠からなっている。なお、柱は、外壁パネルの縦枠に限らず、本来の鋼製柱であってもよいし、また、木造建物では木柱であってもよい。

制震デバイス２は、上記の左右の柱１，１間に設置されて用いられるもので、一方の柱１に固着状態に取り付けられる第１取付け部４と、もう一方の柱１に固着状態に取り付けられる第２取付け部４と、剛体部５と、第１、第２の減衰部６，６とで構成されている。

第１、第２の各取付け部４は、隣り合う左右の柱１，１の対向面部に固着状態に取り付けられる取付けベース部７と、取付けベース部７に保持状態に係合される係合部８とで構成され、係合部８は制震デバイス本体９の側に備えられている。

取付けベース部７は、柱の前後方向の寸法程度の短尺なリップ付き浅溝形形状部品からなっていて、リップ７ａ，７ａを上下に配するように向けられ、溝底部７ｃを、隣り合う左右の柱１，１の対向面部にボルトやビス、溶接などにより固着状態に取り付けることができるようになされている。

係合部８は、取付けベース部７の上下の側壁７ｂ，７ｂの内面間の高さ寸法に対応する高さ寸法の方形のプレート材からなり、前後方向から、取付けベース部７の溝内にしっくりとスライド嵌合することができるようになされていて、嵌合状態にすることにより、取付けベース部７に保持状態に係合され、取付けベース部７の上下の側壁７ｂ，７ｂが係合プレート部８の上下方向の動きを規制し、また、上下のリップ７ａ，７ａが係合プレート部８の左右方向の動きを規制できるようになされている。

剛体部５は、上下のフランジ板部５ａ，５ａと、これらフランジ板部５ａ，５ａをつなぐ方形のウェブ板部５ｂとを備え、ウェブ板部５ｂの面外変形を上下のフランジ板部５ａ，５ａで補強的に阻止するようになされたＩ形ないしは横向きＨ形をした鋼製部品からなっており、その両端部にエンドプレート部５ｃ，５ｃが一体的に設けられている。

そして、第１取付け部４の係合プレート部８と、剛体部５の一方のエンドプレート部５ｃとの間に、粘弾性体層からなる第１減衰部６が介設され、係合プレート部８と粘弾性体層６、及び、粘弾性体層６とエンドプレート部５ｃとがそれぞれ化学的方法等により接着一体化されて、剛体部５と第１取付け部４の係合プレート部８とが連結されている。なお、粘弾性体層６を構成する粘弾性体としては、住友スリーエム社製の「ＶＥＭ」等を好適に用いることができる。

また、同様に、もう一方の第２取付け部４の係合プレート部８と、剛体部５のもう一方のエンドプレート部５ｃとの間にも、粘弾性体層からなる第２減衰部６が介設され、係合プレート部８と粘弾性体層６、及び、粘弾性体層６とエンドプレート部５ｃとがそれぞれ化学的方法等により接着一体化されて、剛体部５と第２取付け部４の係合プレート部８とが連結され、上記の剛体部５と、第１，第２取付け部４，４の係合プレート部８，８と、第１，第２の減衰部６，６とで制震デバイス本体９を構成している。

左右の柱１，１間への制震デバイス２の取付けは、図２（イ）に示すように、まず、取付けベース部７，７を左右の柱１，１の対向面部にボルトやビス、溶接などにより取り付ける。しかる後、図２（イ）（ロ）に示すように、制震デバイス本体９の左右の係合プレート部８，８を、取付けベース部７，７の溝内に前後方向からスライド嵌合させて、取付けベース部７，７に保持状態に係合させれば、制震デバイス２の取付けは完了である。なお、この設置状態において制震デバイス本体９が前後方向に動いてしまうのを規制するストッパーなどの動き規制手段を備えさせておくとよい。

上記のようにして制震デバイス２が組み込まれた外壁パネルを備える建物において、図３（イ）（ロ）に示すように、地震によって柱１，１に水平力が作用すると、一方の第１減衰部６が第１取付け部４の係合プレート部８と剛体部５のエンドプレート部５ｃとの間でせん断力を受け、せん断変形をして、地震エネルギーを吸収すると共に、もう一方の第２減衰部６が第２取付け部４の係合プレート部８と剛体部５のエンドプレート部５ｃとの間でせん断力を受け、せん断変形をして、地震エネルギーを吸収し、制震作用が行われる。

そして、大きな地震時には、剛体部５の左右のエンドプレート部５ｃ，５ｃが、左右の取付けベース部７，７のリップ７ａ，７ａに当接し、リップ７ａ，７ａによるストッパー作用が働いて、剛体部５が耐力要素として機能し、柱１，１が過大に傾くこと、ひいては、建物の倒壊が阻止されるようになされている。

上記の制震デバイス２では、第１、第２の取付け部４，４を、隣り合う左右の柱１，１に取り付けるだけで設置することができ、制震デバイス２の組込み、付加を容易に行うことができる。

特に、本実施形態では、各取付け部４を取付けベース部７と係合プレート部８とに分割し、係合プレート部８を制震デバイス本体９の側に備えさせ、取付けベース部７，７をそれ単独で柱１に固着状態に取り付け、該取付けベース部７，７に制震デバイス本体９の係合プレート部８，８を保持状態に係合させて取り付ける構造としているので、取付けベース部７，７を、制震デバイス本体９に妨げられることなく、左右の柱１，１に容易に取り付けることができると共に、柱１，１間への制震デバイス本体９の組付けも容易に行うことができて、制震デバイス２の組込みを容易に行うことができる。

しかも、減衰部６，６が粘弾性体層からなり、地震時に、剛体部５と取付け部４，４との間でせん断力を受けて地震エネルギーを吸収する、いわゆるせん断型の減衰部に構成されているので、剛体部５のエンドプレート部５ｃと取付け部４，４の係合プレート部８，８との連結部を、粘弾性体層６，６によって、剛接合に近い連結構造にすることができ、制震デバイス本体９の取扱いを容易にすることができて、そのことによっても、取付けベース部７，７の取付け後の制震デバイス本体９の組付け作業を容易にすることができる。

なお、制震デバイス２の組込みは、工場での外壁パネルの製作過程において行われてもよいし、製作された外壁パネルに対して行われてもよいし、建物への建方を終えた外壁パネルに対して行われてもよいし、既設の建物の外壁パネルに対して耐震補修などの目的で行われてもよく、いずれの場合も、左右の柱１，１が立設状態であるか、水平状態であるかを問わず、容易に行うことができる。

図４（イ）に示す第２実施形態の制震デバイス２は、第１、第２の取付け部４，４がプレートからなり、これら第１、第２の取付けプレート部４，４と剛体部５のエンドプレート部５ｃ，５ｃとが粘弾性体層からなる減衰部６，６を介して連結されているものであり、第１、第２の取付けプレート部４，４を、隣り合う左右の柱１の対向面部にボルト１２等で固着状態に取り付けることで柱１，１間に組み付けるようにしたものである。なお、１３…は、ストッパーとしてのアングル材で、第１実施形態におけるリップ７ａと同じ機能を奏するものである。

この制震デバイス２においても、第１、第２の取付けプレート部４，４を、隣り合う左右の柱１，１に取り付けるだけで設置することができ、制震デバイス２の組込み、付加を容易に行うことができるし、減衰部６，６が粘弾性体層からなり、地震時に、剛体部５と取付けプレート部４，４との間でせん断力を受けて地震エネルギーを吸収する、いわゆるせん断型の減衰部に構成されているので、剛体部５のエンドプレート部５ｃ，５ｃと取付けプレート部４，４との連結部を、粘弾性体層６，６によって、剛接合に近い連結構造にすることができて制震デバイス２の取扱いを容易にすることができ、制震デバイス２の組付け作業を容易にすることができる。

図４（ロ）に示す第３実施形態は、左右の柱１，１間に、腰窓などの開口部１１が設けられ、該開口部１１と上下方向において隣り合うように同じ柱１，１間に制震デバイス２が組み込まれたものである。即ち、制震デバイス２は、上記のように隣り合う左右の柱１，１間に取り付けられて、取付け部４，４と剛体部５との間の粘弾性体層６，６にせん断変形をさせて制震作用を行わせるようにしたものであるから、制震デバイス２を上下方向に小型化することができ、このように、開口部１１の備えられる柱１，１間にも制震デバイス２を組み込み、付加することが可能となる。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、図５（イ）に示すように、剛体部５の両側に粘弾性体層からなる減衰部６，６が備えられている場合を示したが、図５（ロ）に示すように、剛体部５の一端側を、隣り合う左右一方の柱１への第１固着取付け部４とし、もう一方の柱１に固着状態に取り付けられる第２取付け部４と、前記剛体部５の他端側とをせん断型減衰部６を介して連結した構造の制震デバイスに構成されていてもよいし、また、図５（ハ）に示すように、一端側を、隣り合う左右一方の柱１への第１固着取付け部４とする第１剛体部５と、一端側を、もう一方の柱１への第２固着取付け部４とする第２剛体部５とを備えさせ、これら第１、第２剛体部５，５がせん断型減衰部６を介して連結した構造の制震デバイスに構成されていてもよい。

また、上記の第１、第２実施形態では、せん断型減衰部６…が、エンドプレート部５ｃと係合プレート部８とによって、あるいは、エンドプレート部５ｃと取付けプレート部４とによって左右方向から挟まれている場合を示したが、取付け部と剛体部、あるいは、剛体部間に、前後方向の重なり部を設け、重なり部間にせん断型減衰部を配して、せん断型減衰部が前後方向から挟まれている構造になっていてもよい。

更に、上記の実施形態では、せん断型減衰部が粘弾性体層からなる場合を示したが、その他、例えば、摩擦式のせん断型減衰部などが用いられてもよい。摩擦式減衰部としては、例えば、取付け部と剛体部、あるいは、剛体部同士を、摩擦材を介して、あるいは、直接に、ルーズ孔を利用してボルトなどで締め合わせたものなどが用いられてよい。

また、上記の実施形態では、剛体部として、ウェブ板部５ｂの上下にフランジ板部５ａ，５ａが備えられたものを用いた場合を示したが、ウェブ板部のみの方形板からなっていてもよいし、また、方形をしたトラス構造のものなどからなっていてもよい。

第１実施形態の制震デバイス及び制震構造を示すもので、図（イ）は制震構造の正面図、図（ロ）は制震デバイスの分解斜視図である。 図（イ）及び図（ロ）は、制震デバイスの組込み、付加の方法を順次に示す斜視図である。 図（イ）及び図（ロ）は、地震時の制震作動状態を示す正面図である。 図（イ）は第２実施形態の制震デバイス及び制震構造を示す正面図、図（ロ）は第３実施形態の制震構造を示す正面図である。 図（イ）は第１実施形態の制震構造を概略的に示す正面図、図（ロ）及び図（ハ）はそれぞれ他の実施形態の制震構造を概略的に示す正面図である。

符号の説明

１…柱
２…制震デバイス
４…第１，第２の取付け部
５…剛体部
６…粘弾性体層（第１，第２の減衰部）
７…取付けベース部
７ａ…リップ（ストッパー）
８…係合プレート部（係合部）
９…制震デバイス本体
１１開口部

Claims (7)

1. 隣り合う左右の柱間に設置される制震デバイスであって、
   一方の柱に固着状態に取り付けられる第１取付け部と、
   もう一方の柱に固着状態に取り付けられる第２取付け部と、
   剛体部と
   が備えられ、
   剛体部と第１取付け部とが第１減衰部を介して連結されると共に、剛体部と第２取付け部とが第２減衰部を介して連結され、
   地震時、前記第１減衰部が第１取付け部と剛体部の間でせん断力を受けて地震エネルギーを吸収すると共に、第２減衰部が第２取付け部と剛体部との間でせん断力を受けて地震エネルギーを吸収するようになされていることを特徴とする制震デバイス。
2. 隣り合う左右の柱間に設置される制震デバイスであって、
   一方の柱に固着状態に取り付けられる第１取付け部と、
   一端側が、第２取付け部として、もう一方の柱に固着状態に取り付けられる剛体部と
   が備えられ、前記剛体部の他端側と第１取付け部とが減衰部を介して連結され、
   地震時、前記減衰部が剛体部と第１取付け部との間でせん断力を受けて地震エネルギーを吸収するようになされていることを特徴とする制震デバイス。
3. 隣り合う左右の柱間に設置される制震デバイスであって、
   一端側が、第１取付け部として、一方の柱に固着状態に取り付けられる第１剛体部と、
   一端側が、第２取付け部として、もう一方の柱に固着状態に取り付けられる第２剛体部と
   が備えられ、第１剛体部と第２剛体部とが減衰部を介して連結され、
   地震時、前記減衰部が第１剛体部と第２剛体部との間でせん断力を受けて地震エネルギーを吸収するようになされていることを特徴とする制震デバイス。
4. 地震時に、減衰部を挟む一方の側ともう一方の側との一定以上の相対せん断動作を規制するストッパーが備えられている請求項１乃至３のいずれか一に記載の制震デバイス。
5. 前記第１，第２取付け部はそれぞれ、
   隣り合う左右の柱に固着状態に取り付けられる取付けベース部と、
   制震デバイス本体側に備えられ、取付けベース部に保持状態に係合される係合部と
   で構成されている請求項１乃至４のいずれか一に記載の制震デバイス。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の制震デバイスが、隣り合う左右の柱に固着状態に取り付けられていることを特徴とする制震構造。
7. 前記左右の柱間に開口部が設けられ、該開口部と前記制震デバイスとが上下に隣り合って備えられている請求項６に記載の制震構造。

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