JP2007205111A - 制振装置並びに制振構造及び制振パネル - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつコンパクトな構成で、低コストで、効率的な制振が可能な制振装置、制振構造等を提供する。
【解決手段】上下及び左右に配置された帯状部材２〜５の各々が隣接する帯状部材に互いに回転可能に連結されたフレーム状リンク機構と、このリンク機構の開口部に配置され、このリンク機構にエネルギ吸収手段１０〜１３を介して回転可能に支持される回転部材１４とを備え、フレーム状リンク機構に振動又は外力が付加された際に、振動又は外力によってフレーム状リンク機構が揺動するＸ方向とは反対のＹ方向に回転部材が回転する制振装置１。地震等の際に、回転部材によって地震等の振動エネルギーを効率よく吸収する。この制振装置１を２本の柱と横桟とで形成されるフレーム等に収装し、在来工法である木造軸組工法、２Ｘ４工法等の軸組壁工法による木造建築物の制振構造及び制振パネルに利用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物の制振技術に関し、特に、在来工法である木造軸組工法、及び２Ｘ４工法等の軸組壁工法による木造建築物等の制振を行う制振装置並びに制振構造及び制振パネルに関する。

従来、強風や地震等による木造建築物の揺れを抑えるため、種々の制振構造が提案されている。例えば、特許文献１に記載のユニット建物の制振構造は、床パネルと、壁パネルとで構成され、床パネルの内部に制振装置を設けて建物の水平振動を制振している。
特開平１１−３２４４０４号公報

しかし、上記特許文献１に記載の建物の制振構造は、取付金具と、制振ゴムと、ウエイトと、制振ばねとを組み立てることにより構成され、構造が複雑であるため、一つの建物に多数設置すると設置コストが高騰するという問題があった。また、その他の建物の制振構造についても、構造が複雑なものがほとんどであり、設置コストが高い割には、それに見合う効果を奏するものは存在しなかった。また、２Ｘ４工法等の軸組壁工法においても、同様の問題が存在していた。

そこで、本発明は、上記従来の建物の制振構造等における問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、低コストで、効率的な制振を行うことが可能な制振装置並びに制振構造及び制振パネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、上下及び左右に配置された帯状部材の各々が隣接する帯状部材に互いに回転可能に連結されたフレーム状リンク機構と、該フレーム状リンク機構の開口部に配置され、該フレーム状リンク機構にエネルギ吸収手段を介して回転可能に支持される回転部材とを備え、前記フレーム状リンク機構に振動又は外力が付加された際に、前記振動又は外力によって前記フレーム状リンク機構が揺動する方向とは反対の方向に前記回転部材が回転することを特徴とする。

そして、本発明によれば、フレーム状リンク機構に振動又は外力が付加された際に、回転部材が、フレーム状リンク機構が揺動する方向とは反対の方向に回転するとともに、この回転部材はエネルギ吸収手段を介して支持されているため、地震等の際に、回転部材及びエネルギ吸収手段によって地震等の振動エネルギーを効率よく吸収することができ、簡易な構成で、低コストで、効率的な制振を行うことが可能となる。

前記制振装置において、前記回転部材を円形の板状部材とし、中央部において前記フレーム状リンク機構の各連結部から帯状部材で支持するとともに、縁部において前記エネルギ吸収手段を介して前記上下及び左右に配置された帯状部材の各々によって支持するように構成することができる。帯状部材とエネルギ吸収手段の組み合わせによって、地震等の際に、フレーム状リンク機構とは反対の方向に回転部材を回転させることができ、簡易な構成で、低コストでの制振装置を提供することができる。また、地震等の際に、フレーム状リンク機構の変位より回転部材の変位を小さくすることができるため、コンパクトな制振装置を実現することができる。

また、前記制振装置において、前記フレーム状リンク機構を正方形状の開口部を有するように構成し、前記回転部材を、一方の面において前記フレーム状リンク機構の一方の対角線上に位置する２つの連結部から同長の帯状部材で支持し、他方の面において前記フレーム状リンク機構の他方の対角線上に位置する２つの連結部から同長の帯状部材で支持することができる。

前記制振装置において、前記エネルギ吸収手段を、コイルばね等の弾性体、オイルダンパ等の粘性ダンパ、高減衰ゴム、高分子フィルム等の粘弾性ダンパ、又は鋼材ダンパとすることができる。

さらに、本発明は、制振構造であって、隣接する２本の柱、及び相対向する上下梁で形成される内側空間に掛け渡される横桟と、該横桟と、前記２本の柱と、前記上梁又は下梁のいずれか一方とで形成されるフレームに収装される前記制振装置と、前記横桟と、前記２本の柱と、前記上梁又は下梁のいずれか他方とで形成されるフレームに固定される振動追従板とを備えることを特徴とする。これによって、地震等の際に、制振装置の回転部材が振動方向とは反対方向に回転して振動エネルギーを吸収し、在来工法である木造軸組工法等において、低コストで、効率的な制振を行うことができる。

また、本発明は、制振構造であって、隣接する２本の柱、及び相対向する上下梁で形成される内側空間に、互いに離間して掛け渡される２本の横桟と、該２本の横桟のうち上側の横桟と、前記２本の柱と、前記上梁とで形成されるフレームに固定される振動追従板と、前記２本の横桟と、前記２本の柱とで形成されるフレームに収装される前記制振装置と、前記２本の横桟のうち下側の横桟と、前記２本の柱と、前記下梁とで形成されるフレームに固定される振動追従板とを備えることを特徴とする。これによって、地震等の際に、制振装置の回転部材が振動方向とは反対方向に回転して振動エネルギーを吸収し、在来工法である木造軸組工法等において、低コストで、効率的な制振を行うことができる。

さらに、本発明は、制振パネルであって、隣接する２本の間柱、及び相対向する上下繋ぎ材で形成される内側空間に配置される横架材と、該横架材と、前記２本の間柱と、前記上繋ぎ材又は下繋ぎ材のいずれか一方とで形成されるフレームに収装される前記制振装置と、前記横架材と、前記２本の間柱と、前記上繋ぎ材又は下繋ぎ材のいずれか他方とで形成されるフレームに固定される振動追従板とを備えることを特徴とする。これによって、地震等の際に、制振装置の回転部材が振動方向とは反対方向に回転して振動エネルギーを吸収し、２Ｘ４工法等の軸組壁工法等において、簡易な構成で、低コストで、効率的な制振を行うことが可能となる。

また、本発明は、制振パネルであって、隣接する２本の間柱、及び相対向する上下繋ぎ材で形成される内側空間に、互いに離間して配置される２本の横架材と、該２本の横架材のうち上側の横架材と、前記２本の間柱と、前記上繋ぎ材とで形成されるフレームに固定される振動追従板と、前記２本の横架材と、前記２本の間柱とで形成されるフレームに収装される前記制振装置と、前記２本の横架材のうち下側の横架材と、前記２本の間柱と、前記下繋ぎ材とで形成されるフレームに固定される振動追従板とを備えることを特徴とする。これによって、地震等の際に、制振装置の回転部材が振動方向とは反対方向に回転して振動エネルギーを吸収し、２Ｘ４工法等の軸組壁工法等において、簡易な構成で、低コストで、効率的な制振を行うことが可能となる。

以上のように、本発明によれば、簡易かつコンパクトな構成で、低コストで、効率的な制振を行うことが可能な制振装置並びに制振構造及び制振パネルを提供することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明にかかる制振装置の一実施の形態を示し、この制振装置１は、上下方向に相対向する上下帯状部材２、３と、これらの上下帯状部材２、３と左右両端部において回転可能に連結され、上下帯状部材２、３とで４節のリンク機構（フレーム状リンク機構）を構成する左右帯状部材４、５と、前記４節のリンク機構の連結部から延設された連結部材６〜９及び高減衰ゴム１０〜１３によって支持された円形の回転板１４等で構成される。

上下帯状部材２、３は、両端部２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが中央部２ｃ、３ｃより薄く形成され、左右帯状部材４、５の両端部に形成された溝部（図１（ｂ）の右帯状部材５の５ａ、５ｂ、左帯状部材４も同様の構成を有する）に挿入された状態でボルト１６、ナット１７によって締結される。

左右帯状部材４、５は、上述のように、両端部の溝部に、上下帯状部材２、３の端部２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが挿入され、ボルト１６、ナット１７によって締結されることにより、４節のリンク機構が構成され、ボルト１６、ナット１７で締結された４つの支点を中心にして各々のリンク状の帯状部材２〜５が回転可能に構成される。

回転板１４は、円形の板状部材であって、４節リンク機構の開口部において、図１（ａ）の表側から２本の連結部材６、７、裏側から２本の連結部材８、９によって支持されるとともに、各帯状部材２〜５に高減衰ゴム１０〜１３を介して支持される。

連結部材６〜９は、細長い帯状に形成され、一端がボルト１６、ナット１７によって各帯状部材２〜５の端部に回転可能に支持されるとともに、他端が回転板１４の中央部にボルト１８、ナット１９によって回転可能に支持される。

高減衰ゴム１０〜１３の各々は、上述のように、一端が各帯状部材２〜５に、他端が回転板１４の縁部に接着剤等で固定される。

次に、上記構成を有する制振装置１の動作について、図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）において、下帯状部材３が固定されているものとし、左帯状部材４の上端部に矢印Ａ方向の力が加わると、図２に示すように、帯状部材４、２、５は、矢印Ａ方向に移動する。すなわち、これらの帯状部材４、２、５は矢印Ｘ方向に揺動する。この揺動により、連結部材７が回転板１４を右上方に引き上げるように機能するとともに、他の連結部材６、８、９が回転板１４を回転可能に支持し、高減衰ゴム１０〜１３が回転板１４を弾性的に支持しているため、回転板１４は、矢印Ｙ方向、すなわち帯状部材４、２、５の揺動方向Ｘとは反対の方向に回転する。これによって、左帯状部材４に加えられた振動エネルギーを吸収し、制振装置として機能する。

また、この際、回転板１４の円周部におけるＹ方向の移動量Ｌ２は、左帯状部材４の矢印Ａ方向の移動量Ｌ１の１／３程度となるため、地震等の際に、帯状部材２〜５によって形成されるリンク機構の変位より回転板１４の変位を大幅に小さくすることができ、コンパクトな制振装置を実現することができる。

尚、上記実施の形態においては、回転板１４を支持するにあたって、粘弾性ダンパとしての高減衰ゴムを用いたが、高減衰ゴムの代わりに高分子フィルムを用いることができ、粘弾性ダンパ以外にも、コイルばね等の弾性体、オイルダンパ等の粘性ダンパ等の制振部材を用いることもできる。

また、上記構成において、各部材の材質は問わないが、回転板１４については、鉄板等の重量の大きいものを用いた方が、同一の回転角度でより大きな運動エネルギーを吸収することができるため、制振効果が大きくなり好ましい。さらに、図３に示すように、回転板１４の斜線を付した下部１４ａを重くすることにより、回転板１４を振り子として機能させることができる。

次に、上記制振装置１を用いた制振構造として、制振装置１を在来工法である木造軸組工法に適用した場合を例にとって、図４を参照しながら説明する。

この制振構造２１は、隣接する２本の柱２２、２３と、土台２４及び梁２５と、２本の横桟２６、２７と、上方及び下方のフレーム内に配置された振動追従板としての鉄板２８、２９と、２本の横桟２６、２７の間の空間３０に収装された２つの制振装置１とで構成される。制振装置１は、図１に示したように構成され、横桟２６及び横桟２７に、接着剤又はボルト、ナット等で固定される。

上述のような構成を有する制振構造２１は、地震等の際に、柱２２にＢ方向の力が加わると、制振装置１の全体にＢ方向の力が加わり、上述の要領で回転板１４が矢印Ｚ方向に回転することにより振動エネルギーを吸収し、大きな制振効果を発揮する。

尚、上記実施の形態においては、本発明にかかる制振装置１を、２本の柱２２、２３と、２本の横桟２６、２７とで形成されるフレームに収装した場合を例にとって説明したが、２本の柱２２、２３の間に１本の横桟を掛け渡し、２本の柱２２、２３と、土台２４又は梁２５のいずれか一方とで形成されるフレームに制振装置１を収装し、他方のフレームに振動追従板としての鉄板等を固定するように構成することもできる。

また、振動追従板として、鉄板２８、２９の代わりに、ＯＳＢボード、石膏ボード、合板、ＢＬＢ等の面材を用いてもよい。

さらに、上記実施の形態においては、制振装置１を木造軸組工法に適用した場合を例にとって説明したが、図４において、隣接する２本の柱２２、２３を間柱に、土台２４及び梁２５梁を上下繋ぎ材に、２本の横桟２６、２７を横架材に代えることにより、制振装置１を軸組壁工法に適用し、簡易な構成で、低コストで、効率的な制振を行うことが可能な制振パネルを構成することもできる。

また、２本の間柱と、２本の横架材とで形成されるフレームに制振装置１を収装するのではなく、２本の間柱の間に１本の横架材を掛け渡し、２本の間柱と、上下繋ぎ材のいずれか一方とで形成されるフレームに制振装置１を収装し、他方のフレームに振動追従板としての鉄板等を固定した制振パネルを構成することもできる。

本発明にかかる制振装置の一実施の形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 図１の制振装置の動作を説明するための正面図である。 本発明にかかる制振装置の他の実施の形態を示す正面図である。 図１の制振装置を用いた本発明にかかる制振構造の一実施の形態を示す正面図である。

符号の説明

１ 制振装置
２ 上帯状部材
２ａ 端部
２ｂ 端部
２ｃ 中央部
３ 下帯状部材
３ａ 端部
３ｂ 端部
３ｃ 中央部
４ 左帯状部材
５ 右帯状部材
５ａ 溝部
５ｂ 溝部
６〜９ 連結部材
１０〜１３ 高減衰ゴム
１４ 回転板
１４ａ 下部
１６ ボルト
１７ ナット
１８ ボルト
１９ ナット
２１ 制振構造
２２ 柱
２３ 柱
２４ 土台
２５ 梁
２６ 横桟
２７ 横桟
２８ 鉄板
２９ 鉄板
３０ 空間

Claims (8)

1. 上下及び左右に配置された帯状部材の各々が隣接する帯状部材に互いに回転可能に連結されたフレーム状リンク機構と、
   該フレーム状リンク機構の開口部に配置され、該フレーム状リンク機構にエネルギ吸収手段を介して回転可能に支持される回転部材とを備え、
   前記フレーム状リンク機構に振動又は外力が付加された際に、前記振動又は外力によって前記フレーム状リンク機構が揺動する方向とは反対の方向に前記回転部材が回転することを特徴とする制振装置。
2. 前記回転部材は、円形の板状部材であって、中央部において前記フレーム状リンク機構の各連結部から帯状部材で支持されるとともに、縁部において前記エネルギ吸収手段を介して前記上下及び左右に配置された帯状部材の各々によって支持されることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
3. 前記フレーム状リンク機構は、正方形状の開口部を有し、前記回転部材は、一方の面において前記フレーム状リンク機構の一方の対角線上に位置する２つの連結部から同長の帯状部材で支持され、他方の面において前記フレーム状リンク機構の他方の対角線上に位置する２つの連結部から同長の帯状部材で支持されることを特徴とする請求項２に記載の制振装置。
4. 前記エネルギ吸収手段は、弾性体、粘性ダンパ、粘弾性ダンパ又は鋼材ダンパであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の制振装置。
5. 隣接する２本の柱、及び相対向する上下梁で形成される内側空間に掛け渡される横桟と、
   該横桟と、前記２本の柱と、前記上梁又は下梁のいずれか一方とで形成されるフレームに収装される請求項１乃至４のいずれかに記載の制振装置と、
   前記横桟と、前記２本の柱と、前記上梁又は下梁のいずれか他方とで形成されるフレームに固定される振動追従板とを備えることを特徴とする制振構造。
6. 隣接する２本の柱、及び相対向する上下梁で形成される内側空間に、互いに離間して掛け渡される２本の横桟と、
   該２本の横桟のうち上側の横桟と、前記２本の柱と、前記上梁とで形成されるフレームに固定される振動追従板と、
   前記２本の横桟と、前記２本の柱とで形成されるフレームに収装される請求項１乃至４のいずれかに記載の制振装置と、
   前記２本の横桟のうち下側の横桟と、前記２本の柱と、前記下梁とで形成されるフレームに固定される振動追従板とを備えることを特徴とする制振構造。
7. 隣接する２本の間柱、及び相対向する上下繋ぎ材で形成される内側空間に配置される横架材と、
   該横架材と、前記２本の間柱と、前記上繋ぎ材又は下繋ぎ材のいずれか一方とで形成されるフレームに収装される請求項１乃至４のいずれかに記載の制振装置と、
   前記横架材と、前記２本の間柱と、前記上繋ぎ材又は下繋ぎ材のいずれか他方とで形成されるフレームに固定される振動追従板とを備えることを特徴とする制振パネル。
8. 隣接する２本の間柱、及び相対向する上下繋ぎ材で形成される内側空間に、互いに離間して配置される２本の横架材と、
   該２本の横架材のうち上側の横架材と、前記２本の間柱と、前記上繋ぎ材とで形成されるフレームに固定される振動追従板と、
   前記２本の横架材と、前記２本の間柱とで形成されるフレームに収装される請求項１乃至４のいずれかに記載の制振装置と、
   前記２本の横架材のうち下側の横架材と、前記２本の間柱と、前記下繋ぎ材とで形成されるフレームに固定される振動追従板とを備えることを特徴とする制振パネル。

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