JP2008121402A

JP2008121402A - 制震用弾性体及び粘弾性体

Info

Publication number: JP2008121402A
Application number: JP2006357488A
Authority: JP
Inventors: Masao Watanabe; 正雄渡邊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-05-29

Abstract

【課題】従来の住宅で使用されている制震装置は、耐震との重複しようのため、耐震と制震との相反作用により効果は相殺される。
【解決手段】制震機に使用されている弾性体又は粘弾性体に、小中程度の地震の揺れには摺動変形せず耐震性を保持し、中程度以上の揺れに対しては摺動変形し揺れを減衰する特性を持たせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、住宅に於ける制震機等に使用される弾性体及び粘弾性体に関する。

技術背景

従来の制震工法の問題点は、制震工法のみでは建築基準法の耐震性に係わる壁倍率の認定、建築確認が得られない為、耐震構造と併用しなければならず、構造的に耐震は剛性により住宅を変形させず住宅を守る工法であり、制震は住宅自体をある程度変形させ地震エネルギーを減衰させる仕組みである。従って耐震と制震の作用は相反する、然るに、耐震と制震の同時重複作用は効果も相殺される。また、重複設置の為、構造が複雑化し手間とコストもアップする。（非特許文献、１参照）

ジーバ工法、ホームページ２００６年ミサワホーム、ホームページ、２００６年ダイワハウス、ホームページ、２００６年

以上に述べたように従来の耐震工法は、揺れエネルギーを減衰する制震工法は有効な方法であるが、現状では耐震との同時重複作用により、その作用効果は相殺されてしまう。

また、本発明の耐震性と制震性を併せ持つ弾性体又は粘弾性体を作り出すことは極めて難しく、開発に時間と費用を要する。

本発明は、これら問題解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成する為に、第一の解決手段として、制震機の揺れエネルギー減衰部材として多く利用されている弾性体又は粘弾性体に、小中程度の地震の揺れに対しては木材程度の剛性を持たせ摺動変形させず耐震性を持たせ、中程度以上の地震の揺れに関しては摺動変化し揺れエネルギーを減衰する特性を持たせる。

次に、耐震性と制震性を併せ持つ部材開発が困難な点であるが、剛性とエネルギー吸収両方を満足する部材があれば、複合させる必要はないが、現実には、高い剛性であればエネルギー吸収は低く、エネルギー吸収が高ければ剛性が低い。

具体的解決方法としては、例えば、低剛性ではあるがエネルギー吸収性の高い粘弾性体と、エネルギー吸収はないが高剛性の弾性体、これらの異なる特性性質の複合素材を利用すれば容易に作り出せる。

尚、剛性及びエネルギー吸収量は面積に比例するので、要求性能を満足するようにそれぞれの面積を定めれば良い。また、この複合素材を有効に使うためには、それぞれの素材が金具等固定具に固定されていなければならない。

上記第一の解決手段による作用は、耐震性と制震性を併せ持たせるが、耐震と制震作用を同時作用させない事により、耐震と制震の重複相反作用を回避し、耐震と制震の両効果が発揮でき、例えば木材と同等の剛性を持たせれば、建築基準法の耐震基準に定める壁倍率２以上を満たすことができ建築基準にも合致する。また、小中の揺れには耐震、大きな揺れには減衰効果がある理想的な対地震工法が実現できる。

上記第二の解決手段による作用は、開発が困難な特性、性能設定された部材の開発が容易になり、既存の部材の組み合わせなどで目標設定達成が容易くなり、従って開発期間が短縮でき開発費も節減できる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。

図１は制震機の断面であり、地震時に２の弾性体又は粘弾性体が変形し地震の揺れを減衰する。
本発明では、小中程度の地震では２の弾性体又は粘弾性体は変形せず１の建物側や筋交い側固定金具や鋼板プレートなども移動せず耐震特性を有し、中程度以上の揺れエネルギーでは３弾性体又は粘弾性体が変形し同時に１も移動し揺れを減衰する。

図２と図３は、複合素材の例として、弾性体と粘弾性体の変位と耐力を表した図と計算式である。主に変位はエネルギー吸収、荷重、耐力は剛性に関する。図３の横軸は変位で、縦軸は荷重である。粘弾性体に荷重がかかった場合、それに応じて、変形する。その荷重を無くした時、弾性体は、変形量は０になるが、粘弾性体は残留ひずみがある。その荷重と変位をグラフにすると、傾いた楕円形になる。その楕円の全面積は弾性ひずみエネルギーで、三角形の面積が吸収エネルギーを表す。

弾性および粘弾性複合体
弾性および粘弾性複合体は同じ動きをするので、変位量は同じであるが、かかる荷重は違う。弾性体はエネルギー吸収が無いので１本の直線になり、この線の傾きが剛性を表す。剛性が高いほど、直線の傾きがきつくなり、受持つ荷重が増える。粘弾性体は三角形の面積分のエネルギー吸収し、図３の弾性および粘弾性複合体は所定の剛性とエネルギー吸収性をもつ。

産業利用上の可能性

上述したように本発明は、弾性体又は粘弾性体等を利用した住宅用制震工法には、耐震性も備えた大変有効な部材であり、たとえば、特許文献１、非特許資料２、非特許資料３、非特許資料４等の住宅用制震方法に利用でき、重複作用による効果が相殺されず理想的な方で耐震性と制震性を兼ね備えることが出来る。

また、請求項２は、既存の材料の組み合わせ利用で、高度な要求を達成でき、開発期間の短縮と費用の削減が出来る。

住宅などで使用されている制震機の構造断面図特性の異なる素材を組み合わせた制震部材例図特性の異なる弾性体と粘弾性体の特性を表す図

符号の説明

１鋼板
２弾性体又は粘弾性体
３荷重
４変位
５粘弾性体
６弾性体
７弾性体又は粘弾性体複合体の厚さ
８弾性および粘弾性複合体の耐力
９粘弾性体の履歴曲線
１０弾性体の履歴曲線
１１弾性及び粘弾性複合体のエネルギー吸収量（Ｗ）
１２弾性ひずみエネルギー（△Ｗ）
１３等価粘性減衰定数
１４年弾性体の荷重
１５弾性体の荷重

Claims

小中規模の地震の揺れでは摺動変形せず木材と同等の強度剛性を持ち耐震性を保持し、中規模以上の地震の揺れに摺動変形し揺れエネルギーを減衰する特性を持つ、木造住宅の制震装置や基礎パッキン等に使用される耐震性と制震性を併せ持つ弾性体又は粘弾性体。
性質特性の違う複数の材料を組み合わせた、小中規模の地震の揺れでは摺動変形せず設定した強度剛性を持ち耐震性を保持し、中規模以上の地震の揺れに摺動変形し揺れエネルギーを減衰する特性を持つ、住宅の制震機や基礎パッキン等に使用される耐震性と制震性を併せ持つ複合素材。