JP2007308939A - 制震構造 - Google Patents

Abstract

【課題】大きなエネルギー吸収が可能な制震構造を提供する。
【解決手段】制震構造は、一対の横軸材１１，１２及び一対の縦軸材１３で構成された矩形の枠体１４と、枠体１４内の設けられた回転部材１５と、各々、枠体１４の角部から回転部材１５に向かって延びるように設けられ、一端部が枠体１４の角部に及び他端部が回転部材１５にそれぞれ回転自在に軸支された４本のブレース材１９，２１と、回転部材１５と一対の縦軸材１３のそれぞれとの間に介設された制震部材１８と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、制震構造に関する。

筋交いは、建物の耐震性を向上させるものとして広く用いられている。

特許文献１には、相対向配置され、他の一対の構造材と組み合わされて矩形状の枠体を形成する一対の構造材間に、筋交い及び耐震補強具が配設されてなる木造建築物の耐震構造であって、耐震補強具が、一対の構造材間に亘って配される棒状の座屈防止部材と、座屈防止部材の両端部それぞれを、一対の構造材それぞれに連結する一対の連結部材と、振動エネルギーを吸収する制震装置とからなり、連結部材が、構造材に固定され、座屈防止部材が、その中間部において筋交いに固定されると共にその両端部において連結部材に制震装置を介して連結されたものが開示されている。
特開２０００−３５２２１８号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された構造では、地震により発生した壁の歪みを制震層装置に伝え難く、従って、制震装置に大きな変位を与えられず、エネルギー吸収を大きくし難いという欠点がある。

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、大きなエネルギー吸収が可能な制震構造を提供することである。

前記目的を達成する本出願の請求項１に係る発明は、
一対の横軸材及び一対の縦軸材で構成された矩形の枠体と、
前記枠体内に設けられた回転部材と、
各々、前記枠体の角部から前記回転部材に向かって延びるように設けられ、一端部が前記枠体の角部に及び他端部が前記回転部材にそれぞれ回転自在に軸支された４本のブレース材と、
前記回転部材と前記一対の縦軸材のそれぞれとの間に介設された制震部材と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載された制震構造において、
上側の２本のブレース材及び下側の２本のブレース材のそれぞれは、正面視において交差するように配設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に記載された制震構造において、
前記４本のブレース材のそれぞれは、前記縦軸材に非結合であり且つ前記横軸材のみに結合していることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載された制震構造において、
前記回転部材の制震部材取付部及び前記縦軸材の制震部材取付部は、それらのうち一方が他方で横軸材方向及び縦軸材方向の両方に直交する方向に挟まれるように形成されており、
前記粘弾性ダンパーは、前記回転部材の制震部材取付部及び前記縦軸材の制震部材取付部のうち前記一方の両側にそれぞれ設けら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制震構造において、
前記制震部材は、主鎖にＣ−Ｃ結合を有するポリマーからなる基材ゴムに、該基材ゴム１００質量部に対して１００〜１５０質量部のシリカと、該シリカの１０〜３０質量％のシラン化合物と、が添加されて架橋されたゴム組成物で形成された粘弾性ダンパーを有することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、枠体内に設けられた回転部材が枠体の４つの角部から延びる４本のブレース材で軸支され、そして、回転部材と縦軸材との間に制震部材が介設された構造であり、一方の横軸材が他方に対して水平変位したとき、それがブレース材を介して回転部材の回転に置換され、このとき、ブレース材の軸支位置の回転変位が、回転部材の回転中心から制震部材までの距離をその回転中心からブレース材の軸支位置までの距離で除した倍率で、制震部材の回転変位として現れ、従って、一方の横軸材の他方に対する水平変位が小さいものであっても、それが制震部材で大きな回転変位として現れるので、大きなエネルギー吸収を行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、上側及び下側のそれぞれの２本のブレース材が正面視において交差するように配設されており、枠体の水平変位をブレース材を介して回転部材の回転に置換するときの回転可能角度が大きくなるので、枠体の大きな水平変位に対しても対応することができる。

請求項３に係る発明によれば、ブレース材が縦軸材に非結合であり且つ横軸材のみに結合しており、枠体が水平変位したときに、ブレース材に横軸材及び縦軸材の両方の力が複雑に作用することがなく、横軸材のみの力が作用するので、ブレース材の割裂等の破損を防止することができる。

請求項４に係る発明によれば、回転部材の制震部材取付部及び前記縦軸材の制震部材取付部が、それらのうち一方が他方で横軸材方向及び縦軸材方向の両方に直交する方向に挟まれるように形成されており、回転部材の制震部材取付部及び前記縦軸材の制震部材取付部のうちその一方の両側にそれぞれ粘弾性ダンパーが設けられており、回転部材の横軸材方向及び縦軸材方向の両方に直交する方向への回転モーメントの発生が抑制されるので、ブレース材の座屈を防止することができる。

請求項５に係る発明によれば、制震部材が主鎖にＣ−Ｃ結合を有するポリマーからなる基材ゴムに、該基材ゴム１００質量部に対して１００〜１５０質量部のシリカと、該シリカの１０〜３０質量％のシラン化合物と、が添加されて架橋されたゴム組成物で形成された粘弾性ダンパーを有し、制震材用の粘弾性体として好ましい歪依存性、周波数依存性及び温度依存性のいずれをも備えているので、これにより優れた制震性能を得ることができる。

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１〜４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、梁（横軸材）１１及び土台（横軸材）１２と一対の柱（縦軸材）１３とからなる枠体１４を有する縦長長方形の壁構造に構成されるものである。なお、この制震構造１０は、全ての壁構造に構成されても、また、一部の壁構造に構成されてもいずれでもよい。

梁１１及び土台１２は、上下に間隔をおいて並行に延びるように設けられている。梁１１及び土台１２のそれぞれは、例えば、木製の長さ１０００〜７０００ｍｍ、幅９０〜１５０ｍｍ及び厚さ９０〜５００ｍｍの角材により構成され、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。梁１１と土台１２との間隔は、例えば、２０００〜４０００ｍｍである。

一対の柱１３は、左右に間隔をおいて並行に延びるように設けられ、各々が梁１１と土台１２との間を連結するように立設されている。柱１３は、例えば、木製の長さ２０００〜６０００ｍｍ、幅９０〜１５０ｍｍ及び厚さ９０〜１５０ｍｍの角材により構成され、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。一対の柱１３の間隔は、例えば、９００〜２０００ｍｍである。

梁１１と柱１３とは、前者の下面側に形成された凹部に後者の上端に形成された凸部が嵌合して結合している。また、土台１２と柱１３とは、前者の上面側に形成された凹部に後者の下端に形成された凸部が嵌合して結合している。

枠体１４の中央には、回転板（回転部材）１５が設けられている。

回転板１５は、細長い平板状に形成されており、横軸材方向及び縦軸材方向の両方を含む面に平行に且つ柱１３間を繋ぐように設けられている。回転板１５は、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、例えば、長さ５００〜１０００ｍｍ、幅５０〜５００ｍｍ及び厚さ３〜４０ｍｍに形成されている。

各柱１３の中央には、ダンパー取付部材１６が部材取付材１７を介して取り付けられている。

ダンパー取付部材１６は、一対の板状のダンパー取付部１６ａとそれらを連結する連結部１６ｂとを有し、金属材料や木質材料等の剛性を有する材料により断面コの字状に形成されており、連結部１６ｂが柱１３側となって枠体１４において内向きに開口し且つ一対のダンパー取付部１６ａで回転板１５を挟むように設けられている。

部材取付材１７は、金属材料や木質材料等の剛性を有する材料により長尺に形成されており、枠体１４の内側に柱１３に沿って延びるように設けられている。部材取付材１７は、柱１３にビス留め等で固定されている。部材取付材１７は、ダンパー取付部材１６の連結部１６ｂの内側に溶接されて一体化している。

各ダンパー取付部材１６において、回転板１５と一方のダンパー取付部１６ａとの間には、粘弾性ダンパー部材（制震部材）１８が設けられている。また、回転板１５と他方のダンパー取付部１６ａとの間にも、粘弾性ダンパー部材１８が設けられている。つまり、回転板１５の両側に粘弾性ダンパー部材１８が設けられている。

粘弾性ダンパー部材１８は、シート状の粘弾性ダンパー１８ａとそれを狭持する一対のパネル状のダンパー取付板１８ｂとを備えている。

粘弾性ダンパー１８ａは、例えば、縦１０〜３００ｍｍ、横１０〜３００ｍｍ及び厚さ３〜３０ｍｍに形成されている（図１では、正方形）。

粘弾性ダンパー１８ａは、特に、主鎖にＣ−Ｃ結合を有するポリマーからなる基材ゴムに、該基材ゴム１００質量部に対して１００〜１５０質量部のシリカと、該シリカの１０〜３０質量％のシラン化合物と、が添加されて架橋されたゴム組成物で形成されていることが好ましい。

一般に、粘弾性体は、振幅の増加に連れて剛性が増加して抵抗力が高くなる。振幅が大きくなるに連れて剛性が大きくなる性質を有する粘弾性体の場合、建物の加速度応答や各部応力の過大な上昇が生じる。従って、制震材用の粘弾性体としては、振幅が増加しても剛性の増加が頭打ちになる性質を有する粘弾性材料で形成されたものが好ましい。また、制震材用の粘弾性体としては、交通振動などの環境振動から台風時の風揺れ、或いは、大地震に至るまでの幅広い振動領域で機能する必要があるため、歪み依存性が小さいことが好ましい。つまり、小歪から大歪まで安定した振動エネルギー吸収能力を発揮することが好ましい。

具体的には、制震材用の粘弾性体としては、０．０１≦γ（剪断歪）≦３．５の領域で、Ｈeq（等価粘性減衰定数（等価減衰定数））＞０．２０の安定したエネルギー吸収能力を発揮し、大振幅領域において抵抗力が過大とならないように、γ＞１．０の領域で、γの増加と共にＧeq（等価剪断弾性率）＝Ｋeq／（Ｓ／Ｄ）が減少するものが好ましい。例えば、０．４５≦｛Ｋeq／（Ｓ／Ｄ）₍γ_=3.0)｝／｛Ｋeq／（Ｓ／Ｄ）₍γ_=1.0)｝＜０．８０の粘弾性材料で形成されたものである。

なお、γは剪断歪であり、図５（ａ）に示すように、粘弾性体の剪断変形量を粘弾性体の厚さｔで除したものである。また、Ｈeq及びＧeqは、粘弾性体を剪断変形させる正弦波加振を行い、その際の図５（ｂ）に示す履歴ループ（ヒステリシス曲線）を求め、次式に基づいて算出されるものである。
Ｈeq＝ΔＷ／２πＷ
Ｗ：剪断変形の弾性エネルギー（Ｎ・ｍｍ）（図５（ｂ）中の斜線部分の面積）
ΔＷ：剪断変形により吸収するエネルギーの合計（Ｎ・ｍｍ）（図５（ｂ）中の楕円部分の面積）
Ｇeq＝Ｋeq／（Ｓ／Ｄ）＝Ｆ／Ｕ_BE／（Ｓ／Ｄ）
Ｆ：最大変位を与えるときの荷重（Ｎ）
Ｕ_BE：最大変位（ｍｍ）
Ｓ／Ｄ：試験サンプルの形状係数（サンプル剪断面積／サンプル剪断隙間）
また、一般的な粘弾性体は、振動周波数の増加に伴ってＧeq（Ｎ／ｍｍ²）が著しく大きくなる。例えば、２０℃では、振動周波数０．１Ｈｚのときと２．０ＨｚのときとではＧeqの値が２〜３倍となる。交通振動の卓越周波数は通常４〜７Ｈｚに分布し、地震動は０．１〜２０Ｈｚ程度に分布するので、制震材用の粘弾性体としては、より入力周波数分布領域が広範囲に及ぶ地震動に対して、剛性や減衰性能の点で比較的安定した性質を備えていることが好ましい。

粘弾性体の減衰性能は、概ねその剛性（ここでは、Ｇeq）と減衰定数ここではＨeq）との積で表現することができる。制震材用の粘弾性体としては、一定の温度条件下で、この積の値が、ある周波数を基準として０．１〜２０Ｈｚの範囲で±５０％以内であることが好ましい。

また、一般的な粘弾性体は、低温時に剛性が高くなり、高温時に剛性が低くなる。日本は一年を通じて気温の変化が大きく、制震材用の粘弾性体としては、−１０〜４０℃程度の温度範囲に対して、剛性や減衰性能の点で比較的安定した性質を備えていることが好ましい。

具体的には、制震材用の粘弾性体としては、２０℃でのＧeqを基準として、低温側は−１０℃のときのＧeq（ｔ＝−１０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比
Ｇeq（ｔ＝−１０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≦２．２
であり、且つ、高温側は４０℃のときのＧeq（ｔ＝４０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比
Ｇeq（ｔ＝４０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≧０．６
であることが好ましい。

粘弾性ダンパー１８ａは、上記のゴム組成物で形成されていると、上記した制震材用の粘弾性体として好ましい歪依存性、周波数依存性及び温度依存性のいずれをも備え、これにより優れた制震性能を発現する。特に、２０℃でＨeq≧０．２、０．３５≦Ｇeq≦０．７５（Ｎ／ｍｍ²）、且つ、Ｇeqの温度依存性がＧeq（ｔ＝−１０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≦２．２、Ｇeq（ｔ＝４０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≧０．６を実現することができる。

ここで、主鎖にＣ−Ｃ結合を有するポリマーからなる基材ゴムとしては、特に限定されることはなく、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、エチレン・プロピレン共重合ゴム（ＥＰＭ）アクリロニトリル・ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられる。そして、基材ゴムとして、これらのうち１種単独のもの、又は、２種以上を混合したものを用いることができる。

シリカとしては、特に限定されることはなく、ゴムの補強材として使用される親水性又は疎水性の種々のものが挙げられる。そして、シリカとして、１種単独のもの、又は、２種以上を混合したものを用いることができる。

シラン化合物は、下記の一般式で表されるものである。

Ｒ¹〜Ｒ⁴のアルコキシ基としては、Ｃ_nＨ_2n+1Ｏで表される種々の炭素数のものが挙げられ、特に、炭素数が１〜２であるメトキシ基やエトキシ基が好ましい。Ｒ¹〜Ｒ⁴のハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素等が挙げられる。アルキル基としては、Ｃ_nＨ_2n+1で表される種々の炭素数のものが挙げられ、炭素数が１〜２０程度であるのが好ましい。かかるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、第２級ブチル基、第３級ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等が挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニル基、ｏ−テルフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等が挙げられる。

具体的には、シラン化合物としては、例えば、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、トリエトキシフェニルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルジクロロシラン等が挙げられる。そして、シラン化合物として、これらのうち１種単独のもの、又は、２種以上を混合したものを用いることができる。

ゴム組成物には、これら以外にも加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、シリカ以外の補強材、充填材、軟化剤、可塑剤、粘着性付与剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。

加硫剤としては、例えば、硫黄、有機含硫黄化合物、有機過酸化物等が挙げられる。有機含硫黄化合物としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジチオビスモルホリン等が、有機過酸化物としては、例えば、ペンゾイルペルオキシド、ジクミルペルオキシド等がそれぞれ挙げられる。

加硫促進剤としては、例えば、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィドなどのチウラム類、ジブチルジチオカーバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカーバミン酸亜鉛、ジメチルジチオカーバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカーバミン酸テルルなどのジチオカーバミン酸類、２−メルカプトベンゾチアゾール、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミドなどのチアゾール類、トリメチルチオ尿素、Ｎ，Ｎ’−ジエチルチオ尿素などのチオウレア類等の有機加硫促進剤、消石灰、酸化マグネシウム、酸化チタン、リサージ（ＰｂＯ）等の無機加硫促進剤が挙げられる。

加硫促進助剤としては、例えば、ステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸などの脂肪酸、亜鉛華などの金属酸化物等が挙げられる。

加硫遅延剤としては、例えば、サリチル酸、無水フタル酸、安息香酸などの芳香族有機酸、Ｎ−ニトロソジフェニルアミン、Ｎ−ニトロソ−２，２，４−トリメチル−１，２−ジハイドキノン、Ｎ−ニトロソフェニル−β−ナフチルアミンなどのニトロソ化合物等が挙げられる。

これらの加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤及び加硫遅延剤は、これらの合計の添加量が基材ゴム１００質量部に対して４〜１５質量部程度であることが好ましい。

老化防止剤としては、例えば、２−メルカプトベンゾイミダゾールなどのイミダゾール類、フェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−β−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミンなどのアミン類、ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、スチレン化フェノールなどのフェノール類等が挙げられる。老化防止剤は、その添加量が基材ゴム１００質量部に対して１．５〜５質量部程度であることが好ましい。

シリカ以外の補強材としては、例えば、カーボンブラック、ケイ酸塩系のホワイトカーボン、亜鉛華、表面処理沈降性炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレーなどの無機系補強材、クマロンインデン樹脂、フェノール樹脂、ハイスチレン樹脂（スチレン含有量の多いスチレン・ブタジエン共重合体）などの有機系補強材が挙げられる。

充填材としては、例えば、炭酸カルシウム、クレー、硫酸バリウム、珪藻土等が挙げられる。

シリカ以外の補強材及び／又は充填材は、その添加量が基材ゴム１００質量部に対して５〜５０質量部程度であることが好ましい。

軟化剤としては、例えば、脂肪酸（ステアリン酸、ラウリン酸など）、綿実油、トール油、アスファルト物質、パラフィンワックスなどの植物油系、鉱物油系、合成系のものが挙げられる。軟化剤は、その添加量が基材ゴム１００質量部に対して１０〜１００質量部程度であることが好ましい。

可塑剤としては、例えば、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、トリクレジルフォスフェート等が挙げられる。可塑剤は、その添加量が基材ゴム１００質量部に対して５〜２０質量部程度であることが好ましい。

粘着性付与剤としては、例えば、クマロン・インデン樹脂、芳香族系樹脂、芳香族・脂肪族混合系樹脂、ロジン系樹脂、シクロペンタジエン系樹脂等が挙げられる。粘着性付与剤は、その添加量が基材ゴム１００質量部に対して５〜５０質量部程度であることが好ましい。

ゴム組成物には、さらに、分散剤、溶剤などが適宜添加されていてもよい。

粘弾性ダンパー１８ａは、以上のような基材ゴム及び添加剤を例えばバンバリーミキサー等の密閉式混練機に投入して混練することにより未架橋のゴム組成物を作製し、それを例えばローラーヘッド押出機等を用いて押出成形し、さらに所定形状になるようにカットした後、それを所定の金型にセットして加熱及び加圧して加硫成形することにより製造され得る。

ダンパー取付板１８ｂは、金属材料や木質材料等の剛性を有する材料により、例えば、縦２０〜５００ｍｍ、横２０〜５００ｍｍ及び厚さ１〜３０ｍｍに形成されている。ダンパー取付板１８ｂは、粘弾性ダンパー１８ａよりも広く形成されており、粘弾性ダンパー１８ａからはみだした部分に取付用のボルト孔が形成されている（図１では、回転板１５取付側が縦長長方形、部材取付板取付側が横長長方形）。ダンパー取付板１８ｂは、エポキシ系接着剤やウレタン系接着剤などにより、或いは、加硫接着により粘弾性ダンパー１８ａに接着している。

粘弾性ダンパー部材１８は、ダンパー取付板１８ｂに複数のボルト孔が形成され、その複数のボルト孔にそれぞれボルトＢが通されて（図１では４本）ボルト頭が係合すると共に、ダンパー取付板１８ｂを貫通してナットで留められ、それによってダンパー取付部材１６、従って、柱１３に取り付けられている。また、回転板１５の両側に設けられた一対の粘弾性ダンパー部材１８は、一方のダンパー取付板１８ｂに形成された複数のボルト孔にそれぞれボルトＢが通されて（図１では４本）ボルト頭が係合すると共に、回転板１５を貫通して他方のダンパー取付板１８ｂのボルト孔に通されてナットで留められ、それによって回転板１５に取り付けられている。

梁１１には、一対の上側ブレース材１９のそれぞれの一端部が上側固定具２０を介して取り付けられている。

各上側ブレース材１９は、枠体１４の角部から中央部に向かって延びるように設けられている。上側ブレース材１９は、金属材料や木質材料等の剛性を有する材料により、例えば、長さ２００〜２５００ｍｍ、幅１０〜２００ｍｍ及び厚さ３〜４０ｍｍに形成されている。

上側固定具２０は、金属材料等の剛性を有する材料によりブレース取付面２０ａを含む相互に直交する３面を有して形成されており、ブレース取付面２０ａが横軸材方向及び縦軸材方向を含む面となり且つそれらの３面の角が枠体１４の角に対応するように設けられている。また、上側固定具２０は、梁１１への当接面に複数のボルト孔が形成され、各ボルト孔にボルトＢが通されてボルト頭が係合すると共に、梁１１を貫通して梁１１の上面側に設けられたナットで留められ、それによって梁１１に取り付けられている。さらに、上側固定具２０は、上側ブレース材１９の一端部にボルトが通されてボルト頭が係合すると共に、ブレース取付面２０ａに形成されたボルト孔に通されてナットで締められ、それによって上側ブレース材１９を回転自在に軸支している。

土台１２には、一対の下側ブレース材２１のそれぞれの一端部が下側固定具２２を介して取り付けられている。

各下側ブレース材２１は、枠体１４の角部から中央部に向かって延びるように設けられている。下側ブレース材２１は、金属材料や木質材料等の剛性を有する材料により、例えば、長さ２００〜２５００ｍｍ、幅１０〜２００ｍｍ及び厚さ３〜４０ｍｍに形成されている。

下側固定具２２は、金属材料等の剛性を有する材料によりブレース取付面２２ａを含む相互に直交する３面を有して形成されており、ブレース取付面２２ａが横軸材方向及び縦軸材方向を含む面となり且つそれらの３面の角が枠体１４の角に対応するように設けられている。また、下側固定具２２は、土台１２への当接面に複数のボルト孔が形成され、各ボルト孔にボルトが通されてボルト頭が係合すると共に、土台１２を貫通して土台１２の上面側に設けられたナットで留められ、それによって土台１２に取り付けられている。さらに、下側固定具２２は、下側ブレース材２１の一端部にボルトが通されてボルト頭が係合すると共に、ブレース取付面２２ａに形成されたボルト孔に通されてナットで締められ、それによって下側ブレース材２１を回転自在に軸支している。

回転板１５には、一対の上側ブレース材１９及び一対の下側ブレース材２１の４本のブレース材１９，２１のそれぞれの他端部が取り付けられている。

回転板１５には、中央部分に４つのボルト孔が横長長方形配置となるように形成されている。図１に示す枠体１４の右上の角部から中央に向かって延びる上側ブレース材１９の他端部は、ボルトが通されてボルト頭が係合すると共に、図１に示す右上のボルト孔に通されてナットで締められ、それによって回転板１５に回転自在に軸支されている。同様に、図１に示す枠体１４の左上の角部から中央に向かって延びる上側ブレース材１９の他端部は、ボルトが図１に示す左上のボルト孔に通されてナットで締められ、図１に示す枠体１４の右下の角部から中央に向かって延びる下側ブレース材２１の他端部は、ボルトが図１に示す右下のボルト孔に通されてナットで締められ、そして、図１に示す枠体１４の左下の角部から中央に向かって延びる下側ブレース材２１の他端部は、ボルトが図１に示す左下のボルト孔に通されてナットで締められ、それによってそれぞれ回転板１５に回転自在に軸支されている。

次に、この制震構造１０による制震動作について図６に基づいて説明する。

まず、上記構成の制震構造１０において梁１１の土台１２に対する水平変位が生じると、一方の上側ブレース材１９が回転板１５を引っ張る力が発現すると共に、他方の上側ブレース材１９が回転板１５を押す力が発現し、同様に、一方の上側ブレース材１９の対角位置にある下側ブレース材２１が回転板１５を引っ張る力が発現すると共に、他方の上側ブレース材１９の対角位置にある下側ブレース材２１が回転板１５を押す力が発現する。

これらの力が作用すると、回転板１５は、一対の上側ブレース材１９及び一対の下側ブレース材２１の４つの軸支位置Ｐ１〜Ｐ４の対角交点Ｏを中心に横軸材方向及び縦軸材方向の両方を含む面内で回転変位する。つまり、制震構造１０に水平変位が回転板１５の回転変位に変換される。

そして、回転板１５が回転変位すると、それに伴って各粘弾性ダンパー部材１８の粘弾性ダンパー１８ａに剪断変形が生じてエネルギー吸収する。

このとき、一対の上側ブレース材１９及び一対の下側ブレース材２１の４つの軸支位置Ｐ１〜Ｐ４の回転変位角は回転板１５の粘弾性ダンパー部材１８中心位置の回転変位角に一致する。しかしながら、回転中心Ｏから４つの軸支位置Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれまでの距離がａであって、回転中心Ｏから回転板１５の粘弾性ダンパー部材１８中心位置Ｑまでの距離がｂであることから、後者の回転変位が前者の回転変位のｂ／ａ倍として現れる。

以上の構成の制震部材によれば、枠体１４内に設けられた回転板１５が枠体１４の４つの角部から延びる４本の上側及び下側ブレース材１９，２１で軸支され、そして、回転板１５と柱１３との間に粘弾性ダンパー部材１８が介設された構造であり、梁１１が土台１２に対して水平変位したとき、それが上側及び下側ブレース材１９，２１を介して回転板１５の回転に置換され、このとき、上側及び下側ブレース材１９，２１の軸支位置Ｐ１〜Ｐ４の回転変位が、回転板１５の回転中心Ｏから粘弾性ダンパー部材１８中心位置Ｑまでの距離ｂをその回転中心Ｏから上側及び下側ブレース材１９，２１の軸支位置Ｐ１〜Ｐ４までの距離ａで除した倍率（ｂ／ａ倍）で、粘弾性ダンパー部材１８の回転変位として現れ、従って、梁１１の土台１２に対する水平変位が小さいものであってもそれが粘弾性ダンパー部材１８で大きな回転変位として現れるので、大きなエネルギー吸収を行うことができる。しかも、回転板１５の回転中心Ｏから上側及び下側ブレース材１９，２１の軸支位置Ｐ１〜Ｐ４までの距離ａ及び回転板１５の回転中心Ｏから粘弾性ダンパー部材１８中心位置Ｑまでの距離ｂの設定、粘弾性ダンパー１８ａの厚さや大きさ等の設定により制震性能を自在に設計することができる。

また、上側及び下側ブレース材１９，２１が柱１３に非結合であり且つ梁１１又は土台１２のみに結合しており、梁１１が土台１２に対して水平変位したときに、上側及び下側ブレース材１９，２１のそれぞれに梁１１又は土台１２及び柱１３の両方の力が複雑に作用することがなく、梁１１又は土台１２のみの力が作用するので、上側及び下側ブレース材１９，２１の割裂等の破損を防止することができる。

さらに、回転板１５の粘弾性ダンパー部材１８の取付部が柱１３に取り付けられたダンパー取付部材１６の一対のダンパー取付部１６ａで横軸材方向及び縦軸材方向の両方に直交する方向に挟まれるように形成されており、回転板１５の両側に粘弾性ダンパー部材１８が設けられ、回転板１５の横軸材方向及び縦軸材方向の両方に直交する方向への回転モーメントの発生が抑制されるので、それによって上側及び下側ブレース材１９，２１の座屈を防止することができる。

（実施形態２）
図７〜９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と同一名称の部分は実施形態１と同一符号で示す。

この制震構造１０では、一対の上側ブレース材１９が正面視で交差するように設けられていると共に、一対の下側ブレース材２１が正面視で交差するように設けられている。

回転板１５には、中央部分に４つのボルト孔が横長長方形配置となるように形成されている。図７に示す枠体１４の右上の角部から中央に向かって延びる上側ブレース材１９の他端部は、ボルトが通されてボルト頭が係合すると共に、図７に示す左上のボルト孔に通されてナットで締められ、それによって回転板１５に回転自在に軸支されている。図７に示す枠体１４の左上の角部から中央に向かって延びる上側ブレース材１９の他端部は、ボルトが図７に示す左上のボルト孔に通されてナットで締められ、それによって回転板１５に回転自在に軸支されている。なお、前者の上側ブレース材１９が図７において回転板１５及び上側固定具２０よりも手前側に設けられている一方、後者の上側ブレース材１９が図７において回転板１５及び上側固定具２０よりも奥側に設けられており、これによって両上側ブレース材１９の干渉が回避されている。

同様に、図７に示す枠体１４の右下の角部から中央に向かって延びる下側ブレース材２１の他端部は、ボルトが図７に示す左下のボルト孔に通されてナットで締められ、そして、図７に示す枠体１４の左下の角部から中央に向かって延びる下側ブレース材２１の他端部は、ボルトが図７に示す右下のボルト孔に通されてナットで締められ、それによってそれぞれ回転板１５に回転自在に軸支されている。なお、前者の下側ブレース材２１が図７において回転板１５及び下側固定具２２よりも奥側に設けられている一方、後者の下側ブレース材２１が図７において回転板１５及び下側固定具２２よりも手前側に設けられており、これによって両下側ブレース材２１の干渉が回避されている。

その他の構成及び動作は図１０に示すように実施形態１と同一である。

以上の構成の制震部材によれば、一対の上側ブレース材１９及び一対の下側ブレース材２１のそれぞれが正面視において交差するように配設されており、梁１１の土台１２に対する水平変位を回転板１５の回転変位に置換するときの回転可能角度を大きくとれるので、梁１１の土台１２に対する大きな水平変位に対しても対応することができる。

その他の作用効果は実施形態１と同一である。

（その他の実施形態）
上記実施形態１及び２では、回転板１５がダンパー取付部材１６で挟まれるように形成され、回転板１５の両側に粘弾性ダンパー部材１８が設けられた構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、回転板１５の片面とダンパー取付部材１６の片面との間にのみ粘弾性ダンパー部材１８が設けられた構成であってもよい。

上記実施形態１及び２では、梁１１及び土台１２の延びる方向（つまり、横軸材方向）及び柱１３の延びる方向（つまり、縦軸材方向）を含む面に平行な方向に剪断変形するように粘弾性ダンパー１８ａが設けられた構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、他の方向に変形するように設けられた構成であってもよい。

上記実施形態１及び２では、回転板１５がダンパー取付部材１６で挟まれる構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、ダンパー取付部材１６が回転板１５で挟まれる構成としてもよい。

本発明は、制震構造について有用である。

実施形態１の制震構造の正面図である。 図１におけるII-II断面図である。 図１におけるIII-III断面図である。 図２における要部拡大図である。 γ、Ｈeq及びＧeqの求め方を示す説明図である。 実施形態１の制震構造の制震動作を示す説明図である。 実施形態２の制震構造の正面図である。 図７におけるVIII-VIII断面図である。 図７におけるIX-IX断面図である。 実施形態１の制震構造の制震動作を示す説明図である。

符号の説明

１０ 制震構造
１１ 梁（横軸材）
１２ 土台（横軸材）
１３ 柱（縦軸材）
１４ 枠体
１５ 回転板（回転部材）
１８ 粘弾性ダンパー部材（制震部材）
１９ 上側ブレース材
２１ 下側ブレース材

Claims (5)

1. 一対の横軸材及び一対の縦軸材で構成された矩形の枠体と、
   前記枠体内に設けられた回転部材と、
   各々、前記枠体の角部から前記回転部材に向かって延びるように設けられ、一端部が前記枠体の角部に及び他端部が前記回転部材にそれぞれ回転自在に軸支された４本のブレース材と、
   前記回転部材と前記一対の縦軸材のそれぞれとの間に介設された制震部材と、
   を備えたことを特徴とする制震構造。
2. 請求項１に記載された制震構造において、
   上側の２本のブレース材及び下側の２本のブレース材のそれぞれは、正面視において交差するように配設されていることを特徴とする制震構造。
3. 請求項１又は２に記載された制震構造において、
   前記４本のブレース材のそれぞれは、前記縦軸材に非結合であり且つ前記横軸材のみに結合していることを特徴とする制震構造。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された制震構造において、
   前記回転部材の制震部材取付部及び前記縦軸材の制震部材取付部は、それらのうち一方が他方で横軸材方向及び縦軸材方向の両方に直交する方向に挟まれるように形成されており、
   前記粘弾性ダンパーは、前記回転部材の制震部材取付部及び前記縦軸材の制震部材取付部のうち前記一方の両側にそれぞれ設けられていることを特徴とする制震構造。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された制震構造において、
   前記制震部材は、主鎖にＣ−Ｃ結合を有するポリマーからなる基材ゴムに、該基材ゴム１００質量部に対して１００〜１５０質量部のシリカと、該シリカの１０〜３０質量％のシラン化合物と、が添加されて架橋されたゴム組成物で形成された粘弾性ダンパーを有することを特徴とする制震構造。

Images