JP2008144536A - 耐力壁用ダンパおよびそれを用いた住宅用耐力壁 - Google Patents

Abstract

【課題】住宅等の建築物、特に木造建築物の耐震性を向上させる等の目的で用いられる耐力壁用ダンパおよびそれを備えた耐力壁に係り、耐力壁用に適するダンパを得ると共に、地震等の振動を良好に吸収することのできる優れた振動吸収性能と充分な耐力とを併せ持った耐力壁を提供する。
【解決手段】本発明による耐力壁用ダンパ１は、木造建築物の耐力壁に用いるダンパであって、加力速度０．１ｍｍ／ｓｅｃにおいて４ｋＮ以上の降伏荷重を有するようにしたことを特徴とする。また本発明による耐力壁は、隣接する柱や横材間に傾斜してブレースＢを配置した住宅用耐力壁において、上記ブレースＢの少なくとも一部に、加力速度０．１ｍｍ／ｓｅｃにおいて４ｋＮ以上、より好ましくは８ｋＮ以上の降伏荷重を有するダンパ１を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は住宅等の建築物、特に木造建築物の耐震性を向上させる等の目的で用いられる耐力壁用ダンパおよびそれを備えた住宅用耐力壁に関する。

従来たとえば木造住宅の耐震性を向上させるための耐力壁として下記特許文献１のように隣り合う柱間または／および横材間に木製または金属製のブレース（筋交い）を設けることは知られている。しかし、上記のようなブレースを設けることによって住宅の耐力を向上させることはできるが、振動吸収性能は殆どないので地震による揺れを良好に減衰もしくは吸収させることはできない。

そこで、下記特許文献２および特許文献３においては、上記のようなブレースの内部にコイルスプリングからなるダンパを配設したり、ブレースの長手方向中間部に弾性材よりなる免震手段を介在させることが提案されている。しかし、上記いずれの場合も振動減衰材（振動吸収体）として弾性材料を使用しているため、耐力壁としての耐力が充分に得られなかったり、経年劣化で振動吸収性能が次第に低下する等の不具合がある。

また下記特許文献４においては、ブレースを設けた耐力壁と併用して制震用のオイルダンパを備えることが提案されているが、オイルダンパは加力速度の小さいゆっくりとした地震では振動吸収性能を充分に発揮できないおそれがある。

さらに下記特許文献５においては 振動減衰材として塑性変形可能な金属を用いたダンパをブレースに設けることが提案されている。しかし、上記のようなダンパの振動減衰材として単に塑性変形可能な金属を用いただけでは、必ずしも耐力壁用に適するダンパが得られるものではなく、また地震等の振動を良好に吸収することのできる優れた振動吸収性能と充分な耐力とを併せ持った耐力壁を得ることは困難であった。

特開平９−２２８４７９号公報 特開平９−３１７００５号公報 特開平９−１１１８７５号公報 特開２００１−９０３７７号公報 特開２００５−１７１６４６号公報

本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、耐力壁用に適するダンパを得ると共に、地震等の振動を良好に吸収することのできる優れた振動吸収性能と充分な耐力とを併せ持った耐力壁を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明による耐力壁用ダンパおよびそれを備えた住宅用耐力壁は以下の構成としたものである。即ち、本発明による耐力壁用ダンパは、木造建築物の耐力壁に用いるダンパであって、加力速度０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上において４ｋＮ以上の降伏荷重を有することを特徴とする。

また本発明による住宅用耐力壁は、隣接する柱と横材とで形成される矩形枠構造部分にブレースを設けた住宅用耐力壁において、上記ブレースの少なくとも一部に上記のようなダンパ、すなわち加力速度０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上において４ｋＮ以上の降伏荷重を有するダンパを設けたことを特徴とする。なお、上記ダンパとしては、より好ましくは加力速度０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上において８ｋＮ以上の降伏荷重を有するものを用いるとよい。

さらに本発明による他の住宅用耐力壁は、隣接する柱と横材とで形成される矩形枠構造部分にブレースを設けた住宅用耐力壁において、上記ブレースとは別に上記のようなダンパ、すなわち加力速度０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上において４ｋＮ以上の降伏荷重を有するダンパを設けたことを特徴とする。

上記のように本発明による耐力壁用ダンパおよびそれを用いた住宅用耐力壁は、上記の構成であるから、例えば地震等による振動や揺れ、特に加力速度が０．１ｍｍ／ｓｅｃ程度のゆっくりとした振動や揺れ、およびそれ以上の加力速度を有する振動や揺れが作用した場合にも良好に振動吸収性能を発揮できると同時に少なくとも耐力壁として最小限必要な耐力を確保することが可能となり、耐震性および耐久性のよい耐力壁を構造簡単かつ容易・安価に提供することができるものである。

以下、本発明による耐力壁用ダンパおよびそれを用いた耐力壁を、図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。図１（ａ）は本発明による耐力壁用ダンパの一実施形態を示す縦断面図、同図（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ断面図である。

本実施形態の耐力壁用ダンパ１は、図１に示すように筒状の金属製シリンダ１０内に進退ロッド１１を同心状に且つ軸線方向に相対移動可能に設け、そのシリンダ１０内における進退ロッド１１の周囲に塑性変形可能な鉛等の金属よりなる振動吸収体１２を収容配置すると共に、上記進退ロッド１１の外周面に突起状の抵抗体１３を一体的に設けた構成である。

図１において、１４は上記振動吸収体１２が移動流出するのを防止するストッパ、１５は上記進退ロッド１１を軸方向に相対移動可能に支持するスラスト軸受、１６，１７は上記シリンダ１０の両端部内周面に形成した雌ねじ１０ａに螺合して上記スラスト軸受１５を所定の位置に固定するための固定部材で、その各固定部材１６，１７の外周面には上記の雌ねじ１０ａに螺合する雄ねじ１６ａ，１７ａが形成されている。また上記進退ロッド１１の一端には雄ねじ１１ａが形成され、それと反対側の端部１１ｂは上記固定部材１７の内方に形成した内孔１７ｂ内に相対移動可能に配置されている。

上記のように構成されたダンパ１に、例えば地震等の振動が作用して上記シリンダ１０に対して進退ロッド１１が図１（ａ）で上下方向に相対移動したとき、その進退ロッド１１に一体的に設けた上記抵抗体１３が振動吸収体１２内を相対移動することによって、該振動吸収体１２が塑性変形して振動エネルギーを吸収する構成である。

そして、本発明によるダンパ１は、該ダンパ１に作用する地震等による振動の加力速度が０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上において降伏荷重が４ｋＮ以上となるようにしたものである。なお、加力速度の基準値を０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上としたのは、その数値が木造耐力壁およびその倍率性能評価で採用された数値でもあるからである。本実施形態においては、上記の振動吸収体１２として純度約９９．９９％の鉛を用い、加力速度０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上において上記ダンパ１の降伏荷重は約８ｋＮとした。また、その降伏荷重は、加力速度０．１〜１００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内において殆ど変化はなかった。

上記のように本発明によるダンパ１は、木造耐力壁およびその倍率性能評価で採用された加力速度が０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上において降伏荷重が４ｋＮ以上となるようにしたから、地震等による加力速度が０．１ｍｍ／ｓｅｃ程度のゆっくりとした振動や揺れ、およびそれ以上の加力速度を有する振動や揺れが作用した場合にも良好に振動吸収性能を発揮できると共に、耐力壁として最小限必要な耐力を確保することが可能となり、耐震性および耐久性のよい耐力壁を構造簡単かつ容易・安価に提供することができるものである。

なお、上記実施形態は、ダンパ１の振動吸収体１２として鉛を用いた場合を例にして説明したが、鉛に限らず塑性変形可能な金属であれば錫その他の金属でもよく、それらを用いた合金でも良い。また、更に金属に限らず摩擦体や粘性体等を用いることもできる。また上記ダンパ１として鋼材ダンパや摩擦ダンパ等を用いることも可能である。

図２は上記図１のダンパ１を用いた耐力壁の一実施形態を示すもので、本実施形態はその耐力壁を構成するブレースＢの一部に上記ダンパ１を設けたものである。そのダンパ１を有するブレースＢは、木造住宅の軸組における隣接する柱と横材とで形成される矩形枠構造部分Ａに設けるもので、図示例においては隣り合う柱Ｐ１・Ｐ２と、隣り合う横材である土台Ｆ１と梁材Ｆ２とで形成される矩形枠構造部分に設けたものである。特に図の場合は上記ブレースＢを柱Ｐ１と土台Ｆ１との角部から柱Ｐ２と梁材Ｆ２との角部に向かって対角線状に傾斜させて設けられている。

上記ブレースＢは、本実施形態においては、図２および図３に示すように上記ダンパ１と、そのダンパ１の下側に連結したブレース本体２と、そのブレース本体２の下側に設けた長さ調整機構３等よりなり、そのブレースＢの上下両端部に設けた連結具４，５およびブレース取付金具６を介して前記各角部に取付けた構成である。

上記各取付金具６は、本実施形態においては図２〜図４に示すように上記角部に当接する断面Ｌ字形をなす一対の基部６ａ・６ｂの幅方向（図２および図４（ｂ）で前後方向）一端側方に略三角形状の補強部６ｃを一体に設けた構成であり、その補強部６ｃに上記連結具４，５との連結孔６１が形成され、上記基部６ａ・６ｂに取付金具６を前記の柱Ｐ１・Ｐ２や土台Ｆ１および梁材Ｆ２等に取付けるための取付孔６２が設けられている。

一方、上記連結具４，５は、それぞれ筒体４０，５０の一端内周面に雌ねじ４０ａ，５０ａを形成すると共に、他端を扁平に圧縮加工して、その扁平部４０ｂ，５０ｂに上記取付金具６に対する連結孔４１，５１を設け、その各連結孔４１，５１と上記各取付金具６の連結孔６１とに、それぞれ連結ボルト７ａを挿通しナット７ｂをねじ込んで抜け止め固定した構成である。

上記連結具４は、それを構成する筒体４０の端部（下端）に設けた上記雌ねじ４０ａに前記ダンパ１の進退ロッド１１に形成した雄ねじ１１ａを螺合すると共に、その雄ねじ１１ａに予め螺合しておいたロックナット１８を上記筒体４０の端部に押し付けることによって、上記ダンパ１に連結固定されている。また上記ブレース本体２は、管体２０の両端内周面にそれぞれ雌ねじ２０ａ，２０ｂを設けた構成であり、その一端側の雌ねじ２０ａに前記固定部材１７の外周面に設けた雄ねじ１７ａを螺合すると共に、その雄ねじ１７ａに予め螺合しておいたロックナット１９を上記筒体２０の端部に押し付けることによって上記ダンパ１の下端にブレース本体２が連結されている。

また前記の長さ調整機構３は、本実施形態においては両端部に雄ねじ３０ａ，３０ｂを有するねじ杆３０と、その各雄ねじ３０ａ，３０ｂが螺合する上記ブレース本体２の雌ねじ２０ｂおよび連結具５の前記雌ねじ５０ａとでターンバックルを構成すると共に、上記雄ねじ３０ａ，３０ｂと雌ねじ２０ｂ，５０ａとをそれぞれ所定量ねじ込んだ状態に固定するロックナット３１，３２を設けたものである。上記雄ねじ３０ａと雌ねじ２０ｂおよびロックナット３１と、雄ねじ３０ｂと雌ねじ５０ａおよびロックナット３２とは、ねじの方向が互いに反対方向に形成され、図示例においては前者が右ねじ、後者が左ねじで形成されている。

上記の構成において、ロックナット３１，３２を緩めた状態で、ねじ杆３０をいずれか一方向（図の場合はブレース本体２に向かって右方向）に回動すると、ブレース本体２と連結具５とが互いに近づく方向に移動してブレースＢの長さが短くなり、それと反対方向に回動すると、ブレース本体２と連結具５とが離れる方向に移動してブレースＢの長さが長くなる。その状態でロックナット３１，３２をそれぞれブレース本体２および連結具５の各筒体２０，５０に向かって締め付けると上記の長さ状態に固定され、それによってブレースＢの張り具合や張力を調整できるものである。図中、２０ｃ，３０ｃは前記管体２０やねじ杆３０を回動したり回り止め係止する際に工具等を係合させるための平坦部で、それぞれ上記管体２０とねじ杆３０の直径方向２箇所に設けられている。

上記のように構成されたブレースＢを、前記図２に示すような矩形枠構造部分Ａに施工するに当たっては、例えば以下の手順で実施すればよい。先ず、柱Ｐ１と土台Ｆ１との角部、および柱Ｐ２と梁材Ｆ２との角部にそれぞれ図２に示すように前記取付金具６を木ねじ８等で取付ける。一方、前記ダンパ１とブレース本体２および長さ調整機構３とを、その順に連結すると共に、その両端部に連結具４，５を連結することによってブレースＢを仮組みし、そのブレースＢの両端部の連結具４，５をそれぞれ上記取付金具６・６に連結ボルト７ａナット７ｂとで連結する。次いで、長さ調整機構３のねじ杆３０を回動してブレースＢ全体の長さを調整すると共に、ブレースＢに適度な張力を付与する。

上記のようにして矩形枠構造部分ＡにブレースＢを組付けることによって得られた耐力壁が、例えば地震等で図１において左右方向に揺れると、ブレースＢには、その全体長さを引き延ばしたり押し縮めるような力が作用する。すると、ダンパ１の進退ロッド１１がシリンダ１０に対して伸縮する方向に変位し、進退ロッド１１の外周面に設けた抵抗体１３が振動吸収体１２内を相対移動する。それによって該振動吸収体１２が塑性変形して振動エネルギーが吸収される構成である。

そして本発明は、上記のようなブレースＢに用いるダンパ１として、加力速度が０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上において該ダンパ１の降伏荷重が４ｋＮ以上、より好ましくは８ｋＮ以上のものを用いるようにしたもので、上記のようなダンパ１付きのブレースＢを矩形枠構造部分Ａに組付けて耐力壁を構成することによって、地震等の振動や揺れ、特に加力速度が０．１ｍｍ／ｓｅｃ程度のゆっくりとした振動や揺れ、およびそれ以上の加力速度を有する振動や揺れが作用した場合にも良好に振動吸収性能を発揮できると同時に耐力壁として最小限必要な耐力を確保することが可能となり、耐震性および耐久性のよい耐力壁を構造簡単かつ容易・安価に提供することができるものである。

なお、上記実施形態は、耐力壁を構成する一対の柱Ｐ１・Ｐ２と土台Ｆ１および梁材Ｆ２とからなる矩形枠構造部分Ａに、ダンパ１を有するブレースＢを１つ設けたが、例えば図７に示すように複数個設けてもよく、特に図の場合は上記領域内に２本のブレースＢをＸ字状に交差させて設けたものである。このようにブレースＢを複数個設けると、その個数にほぼ比例して耐震壁としての耐力を倍増させることができる。又その場合、図示例のようにブレース中央部のブレース本体２の太さや、ブレース取付金具６の幅寸法を上記矩形枠構造部分Ａを構成する柱や梁もしくは土台の幅の半分以下とし、かつ連結具５のブレース取付金具６側の端部を扁平に形成すると、上記の交差する２本のブレースＢを図８のように柱Ｐ１・Ｐ２や土台Ｆ１もしくは梁材Ｆ２の幅寸法内に容易に収容配置することができる。

また上記のようなブレースＢを例えば図９に示すように１つの柱Ｐ２を挟んでその両側に設けるようにしてもよい。その場合、各ブレースＢの傾斜方向は、図のように互いに反対方向となるようにするのが望ましい。又その場合、中間部の柱Ｐ２側に取付けられるブレース取付金具６・６は、それぞれ図１０（ａ）に示すように上記柱Ｐ２を中心に対称位置に配置した状態で、それぞれ複数本の木ねじ８等で取付けるもので、その木ねじ８は通常柱Ｐ１・Ｐ２の幅や太さの半分の長さよりも長いものを用いる場合が多いが、その場合にも各取付金具６・６を取付けるための木ねじ８が互いに干渉しないように構成するのが望ましい。

そこで、本実施形態はブレース取付金具６を全て同一形状とし、各取付金具６の前記一対の基部６ａ・６ｂに設けられる取付孔６２の配置位置を基部６ａと基部６ｂとで異ならせたもので、特に図の場合は上記各基部６ａ・６ｂにそれぞれ複数個（図の場合は５つ）の取付孔６２を、各基部６ａ・６ｂの幅方向（図４（ｃ）で左右方向）のほぼ中心線の両側にほぼ千鳥状に配置すると共に、上記中心線に対する取付孔６２の配置を、基部６ａと基部６ｂとでは互いに反対となるようにしたものである。

それによって、図１０および図１１に示すように柱Ｐ２の上部両側と梁材Ｆ２との角部にそれぞれ取付金具６を配置し、図１０（ａ）で左側の取付金具６の基部６ａと、右側の取付金具６の基部６ｂとを柱Ｐ２を挟んで背中合わせに配置したとき、図１０（ｂ）のように右側から見て手前側に位置する取付金具６の基部６ｂに設けた取付孔６２（実線示）と、奥側に位置する取付金具６の基部６ａに設けた取付孔６２（破線示）とが交互にずれて、前記のように柱の幅や太さの半分の長さよりも長い木ねじ８等を用いた場合にも各取付金具６の木ねじ８が互いに干渉するのを防止することができるものである。

なお、上記各実施形態において、ブレースＢを構成するダンパ１やブレース本体２および長さ調整機構３の形状や配置構成等は適宜変更可能である。また上記ブレースＢは少なくとも一部に前記のようなダンパ１を有するものであれはよく、例えば前記のブレース本体２と長さ調整機構３のいずれか一方を省略したり、あるいは両方を省略して実質的にダンパのみで構成することも可能である。

また上記各実施形態は、前記のようなダンパ１をブレースＢ内に設けた例を示したが、ブレースＢとは別に設けてもよい。図１２はその一例を示すもので、前記とほぼ同様に耐力壁を構成する一対の柱Ｐ１・Ｐ２と土台Ｆ１および梁材Ｆ２とからなる矩形枠構造部分Ａ内にブレースＢを設けると共に、上記土台Ｆ１と梁材Ｆ２との間に支持板Ｈ１，Ｈ２を介してダンパ１を取付けたものである。そのダンパ１は前記図１と同様に構成され、そのダンパ１の両端部に設けた前記進退ロッド１１と固定部材１７とを、それぞれブラケットｂ１，ｂ２を介して上記支持板Ｈ１，Ｈ２に連結した構成である。

上記ブレースＢは、図の場合は木製の角棒材を用いたもので、その角棒材よりなるブレースＢの上端部を、上記矩形枠構造部分Ａを構成する柱Ｐ１と梁材Ｆ２との角部に、下端部を土台Ｆ１と柱Ｐ２との角部にそれぞれ取付けた構成である。なお、上記ブレースＢの構成は適宜変更可能であり、また前記と同様に１つの矩形枠構造部分Ａ内に複数個のブレースＢを設けることもできる。

上記のように構成すると、上記ブレースＢにより耐力壁として必要かつ充分な耐力を確保することができると同時に、地震等による振動で土台Ｆ１と梁材Ｆ２とが相対移動したとき上記支持板Ｈ１，Ｈ２を介してダンパ１の両端部が伸縮し、それによってダンパ１の進退ロッド１１に設けた前記抵抗体１３が振動吸収体１２内を相対移動することによって振動エネルギーを吸収もしくは減衰させることができるものである。

上記のように本発明による耐力壁用ダンパおよびそれを用いた耐力壁は、例えば地震等による振動や揺れ、特に加力速度が０．１ｍｍ／ｓｅｃ程度のゆっくりとした振動や揺れが作用した場合にも良好に振動吸収性能を発揮できると同時に少なくとも耐力壁として最小限必要な耐力を確保することができる。その結果、耐震性および耐久性のよい耐力壁を構造簡単かつ容易・安価に提供することが可能となり、住宅等の建築物の耐震設計や施工その他の産業上も有効に利用し得るものである。

（ａ）は本発明による耐力壁用ダンパの一実施形態を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ断面図。 上記ダンパを用いた耐力壁の一実施形態を示す正面図。 上記耐力壁で用いたブレースの構成説明図。 （ａ）はブレース取付金具の平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図。 ブレース取付金具の配置構成を示す斜視図。 （ａ）はブレース取付金具の取付状態を示す正面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ断面図。 本発明による耐力壁の他の実施形態を示す正面図。 上記耐力壁の一部の拡大図。 本発明による耐力壁の更に他の実施形態を示す正面図。 （ａ）は上記耐力壁の一部の拡大図、（ｂ）はその縦断側面図。 上記耐力壁の一部の斜視図。 本発明によるブレースとは別にダンパを設けた耐力壁の実施形態を示す正面図。

符号の説明

Ａ 矩形枠構造部分
Ｐ１、Ｐ２ 柱
Ｆ１ 土台もしくは梁材
Ｆ２ 梁材
Ｂ ブレース
１ ダンパ
１０ シリンダ
１１ 進退ロッド
１１ａ 雄ねじ
１２ 振動吸収体
１３ 抵抗体
１４ ストッパ
１５ スラスト軸受
１６、１７ 固定部材
１８、１９ ロックナット
２ ブレース本体
２０ 管体
２０ａ、２０ｂ 雌ねじ
３ 長さ調整機構
３０ ねじ杆
３０ａ、３０ｂ 雄ねじ
３１、３２ ロックナット
４、５ 連結具
４０、５０ 筒体
４０ａ、５０ａ 雌ねじ
４０ｂ、５０ｂ 扁平部
４１、５１ 連結孔
６ 取付金具
６ａ、６ｂ 基部
６ｃ 補強部
６１ 連結孔
６２ 取付孔
７ａ 連結ボルト
７ｂ ナット
８ 木ねじ

Claims (4)

1. 木造建築物の耐力壁に用いるダンパであって、加力速度０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上において４ｋＮ以上の降伏荷重を有することを特徴とする耐力壁用ダンパ。
2. 隣接する柱と横材とで形成される矩形枠構造部分にブレースを設けた住宅用耐力壁において、上記ブレースの少なくとも一部に請求項１に記載のダンパを備えたことを特徴とする住宅用耐力壁。
3. 上記ダンパは加力速度０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上において８ｋＮ以上の降伏荷重を有する請求項２に記載の住宅用耐力壁。
4. 隣接する柱と横材とで形成される矩形枠構造部分にブレースを設けた住宅用耐力壁において、上記ブレースとは別に請求項１に記載のダンパを上記矩形枠構造部分に設けたことを特徴とする住宅用耐力壁。

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