JP2008144581A - 建物の制振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】地震などによる建物躯体の変形が小さい場合にも大きなエネルギー吸収を可能とし、大きな減衰力を発揮できる建物の制振構造を提供する。
【解決手段】建物躯体１に一対の支持部５７，５７が対向して設けられ、この一対の支持部５７，５７によって振り子部材５８が支持され、振り子部材５８の端部と矩形フレーム３との間に制振部材６０が設けられている。したがって、地震等によって矩形フレームが変形して支持部７，７が変位すると、振り子部材５８が支持部５７，５７間の略中央部を中心として振れ、この振り子部材５８の端部は振れが増幅されるので、振り子部材５８の端部と矩形フレーム３との間に設けられている制振部材６０の変形を増幅できるので、建物躯体１の小さな変形から制振機能を有効に働かせることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、建物に組み込まれる建物の制振構造に関する。

従来、建物の制振構造の一例として、特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１に記載の制振構造は、柱と梁に囲まれた架構の内部空間に取付用ガセット等を介して設置されるブレースの途中に、ダンパ（制振部材）を介在させて、このダンパによって、地震等の際の振動エネルギーを吸収するものであり、ブレース型制振装置と称されている。
特開２００３−４９５５７号公報

しかし、上記の制振構造では、地震などによる建物の変形が小さい場合には制振部材（エネルギー吸収材料）に伝えられる変形も小さいため、制振部材のエネルギー吸収量が小さく、建物の振動を減衰する減衰力も小さくなり、制振構造があまり有効に働かない。そのため、制振部材の配置箇所を多くしなければなならかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、地震などによる建物躯体の変形が小さい場合にも大きなエネルギー吸収を可能とし、大きな減衰力を発揮できる建物の制振構造を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１および図２に示すように、建物躯体１の一部に矩形枠状の矩形フレーム３を含み、この矩形フレーム３の対向する部位に、一対の支持部５７，５７が前記矩形フレーム３の左右方向に対向して設けられており、
前記矩形フレーム３内に振り子部材５８がその長手方向を前記矩形フレーム３の長手方向と直交させて設けられており、
前記振り子部材５８は、前記建物躯体１の震動によって前記矩形フレーム３が、その短辺部が左右に移動するように略平行四辺形状に変形して前記一対の支持部５７，５７が変位した場合に、該一対の支持部５７，５７間の略中央部を中心として振れるように構成されおり、
前記振り子部材５８に、一対の貫通孔が前記振り子部材５８の長手方向に離間して形成されおり、これら一対の貫通孔のうち少なくとも一方は前記振り子部材５８の長手方向に長い長穴となっており、
前記一対の支持部５７，５７にはそれぞれピン１０，１０が設けられており、前記一対の貫通孔にそれぞれ前記ピン１０，１０を前記振り子部材５８が回転可能となるように、かつ、前記長穴の長さ方向に摺動可能となるように挿通することによって、前記振り子部材５８が前記一対の支持部５７，５７によって支持されており、
前記振り子部材５８の端部と前記矩形フレーム３との間に制振部材６０，６０が設けられていることを特徴とする。

ここで、前記建物躯体としては、在来の木材や鉄骨の軸組みによるもの、パネル工法やツーバイフォー工法によるもの、直方体状のユニットを組み立ててなるユニット工法によるもの等が挙げられる。ユニットは木材を直方体状に組み立てるものでもよく、鉄骨を直方体状に組み立てるものであってもよい。
また、建物がパネル工法によって構築される場合、壁パネル内に振り子部材を配置するとともに、壁パネルを構成するフレームに支持部材を設ければよい。また、壁パネルのほかにも、床パネルや屋根パネルに支持部、振り子部材、制振部材を設けてもよい。
なお、パネル工法は、壁や床、屋根といった構成要素を予め工場にてパネル化しておき、施工現場でこれらのパネルを組立てることによって建物を構築する工法である。
また、建物がツーバイフォー工法によって構築される場合、壁内にある骨組みを構成する木材に、支持部、振り子部材、制振部材を設けてもよい。
さらに、制振部材としては、バネとダンパからなる制振部材、ゴム、オイルダンパー、粘弾性材料などが好適に使用され、さらには摩擦で震動を減衰させるものでもよい。
また、前記支持部、振り子部材、制振部材等は、新築の建物に組み込んでもよいし、既設の建物にリフォームとして組み込んでもよい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制振構造において、
前記振り子部材５８の端部と、前記矩形フレーム３の長辺部（縦框材４）との間に前記制振部材６０，６０が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の制振構造において、
前記一対の支持部５７，５７は、先端部が円弧状に形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の建物の制振構造において、
前記矩形フレーム３は、前記建物躯体１を構成する複数の建築用木質壁パネル２のうちの少なくも一つの建築用木質壁パネルの矩形フレーム３であることを特徴とする。

本発明によれば、建物躯体の小さな変形から制振機能を有効に働かせるために、てこ機構を用いて建物躯体の変形を増幅して制振部材に伝達している。
すなわち、建物躯体に地震等の横揺れ震動によって変形が生じると、建物躯体の一部を構成している矩形フレームが、略平行四辺形状に変形する。つまり、矩形フレームの短辺部が左右にずれるようにして移動するとともに、長辺部が横方向に傾斜することによって矩形フレームが略平行四辺形状に変形する。
矩形フレームが略平行四辺形状に変形すると、一対の支持部が斜め上下に互いに離間するようにして変位する。
一対の支持部が変位することによって、振り子部材が一対の支持部間の略中央部を中心として振り子のように振れ、この振り子部材６の端部は振れが増幅され、これによって、前記一対の支持部の変位が増幅される。
したがって、振り子部材の端部と矩形フレームとの間に設けられている制振部材の変形を増幅できるので、矩形フレームの小さな変形、つまり建物躯体の小さな変形から制振機能を有効に働かせることができる。
また、制振部材の変形速度も建物躯体の変形速度より増幅することができるため、エネルギー吸収性能が変形速度に比例する制振部材（例えば粘弾性材料など）を用いる場合には、より効率的にエネルギーを吸収でき、大きな減衰力を発揮できる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態を説明するもので、図１は本発明に係る建物の制振構造（以下、制振構造と略称する。）が設けられた建物を示す正面図、図２は本発明に係る制振構造を示す正面図である。

図１に示す建物はパネル工法によって構築された住宅であり、建物躯体１を構成する外壁は複数の建築用木質壁パネル（以下、壁パネルと略称する。）２を接合することによって形成されている。
この壁パネル２は、框材を縦横に組み立てて矩形状の矩形フレームを形成し、この矩形フレームの内部に必要に応じて補強桟材を縦横に組み付け、さらに、前記矩形フレームの両面に合板で形成された面材を取り付けてなるものである。

そして、本実施の形態では、前記複数の壁パネル２・・・のうち、例えば、図１において１階の両脇に位置する壁パネル２，２と、２階の両脇に位置する壁パネル２，２に、本発明に係る制振構造を組み込んでいる。
前記壁パネル２を構成する矩形フレーム３は、図２に示すように、２本の縦框材４，４と２本の横框材５，５を矩形枠状に組み立ててなるものであり、その内部には以下のようにして振り子部材６が設けられている。

すなわちまず、一対の支持部５７，５７が矩形フレーム３の対向する縦框材４，４の中央部にそれぞれ設けられている。支持部５７，５７は、先端部が円弧状に形成された金属製の一対の板材によって構成されており、この一対の板材は矩形フレーム３の厚さ方向に対向して配置され、縦框材４の両面にそれぞれ接着剤や釘うち、ボルト止め等によって固定されている。
支持部５７，５７は、矩形フレーム３の内部に突出するようにして設けられており、その対向する先端部間には若干の隙間が設けられている。

振り子部材５８は、横方向に長尺な長方形状の板材で形成されており、その中央部には一対の貫通孔が左右に離間して形成されている。
また、この一対の貫通孔のうちの少なくとも一方は左右に長い長穴になっている。一方、支持部５７を構成する板材の先端部には貫通孔が対向して形成されており、これら貫通孔は前記振り子部材６に形成された貫通孔と同軸に形成されている。
そして、振り子部材５８は、それに形成された一対の貫通孔にそれぞれピン１０，１０を、支持部５７を構成する一方の板材の貫通孔から他方の板材の貫通孔に向けて挿通することによって、支持部５７によって支持されている。つまり、振り子部材５８の下端部が一対の支持部５７，５７によって支持されている。
このような、振り子部材５８は、建物躯体の震動によって矩形フレーム３が変形して、一対の支持部５７，５７が変位した場合に、該一対の支持部５７，５７に挿通されているピン１０，１０間の略中央部を中心として振れるようになっている。

前記振り子部材５８の左右端部と、矩形フレーム３の縦框材４，４との間には制振部材６０，６０が設けられている。つまり、制振部材１１は、矩形フレーム３内に合計２個設けられている。

本実施の形態では、地震等によって建物躯体１が左右に震動した場合、矩形フレーム３が略平行四辺形状に変形して、一対の支持部５７，５７が斜め上下に互いに離間するように変位するが、矩形フレーム３の対向する長辺部である縦框材４，４に設けられた一対の支持部５７，５７に振り子部材６０が支持されているので、この振り子部材６０は、その中央部を中心として上下に振り子のように振れ、この振り子部材６０の左右端部は振れが増幅され、これによって、一対の支持部５７，５７の変位が増幅される。したがって、振り子部材６０の左右端部と縦框材４，４との間に設けられている制振部材６０の変形を増幅できるので、矩形フレーム３の小さな変形、つまり建物躯体１の小さな変形から制振機能をさらに有効に働かせることができる。

なお、上記の実施の形態では、パネル工法で使用される壁パネル２を構成する矩形フレーム３に、支持部、振り子部材、制振部材等を組み込んだが、これに限ることなく、例えば、別途、金属板等によって矩形枠を形成し、この矩形枠に、支持部、振り子部材、制振部材等を組み込み、これらが組み込まれた矩形枠を、壁パネル２を構成する矩形フレーム３に取り付けてもよい。このようにすれば、既設の建物の壁パネルに容易に本発明に係る制振構造を容易に組み込むことができる。

本発明の実施形態を説明するもので、本発明に係る建物の制振構造が設けられた建物を示す正面図である。 同、本発明に係る制振構造を示す正面図である。

符号の説明

１ 建物躯体
２ 壁パネル（建築用木質壁パネル）
３ 矩形フレーム
４ 縦框材（長辺部）
５ 横框材（短辺部）
５８ 振り子部材
５７ 支持部
６０ 制振部材

Claims (4)

1. 建物躯体の一部に矩形枠状の矩形フレームを含み、この矩形フレームの対向する部位に、一対の支持部が前記矩形フレームの左右方向に対向して設けられており、
   前記矩形フレーム内に振り子部材がその長手方向を前記矩形フレームの長手方向と直交させて設けられており、
   前記振り子部材は、前記建物躯体の震動によって前記矩形フレームが、その短辺部が左右に移動するように略平行四辺形状に変形して前記一対の支持部が変位した場合に、該一対の支持部間の略中央部を中心として振れるように構成されおり、
   前記振り子部に、一対の貫通孔が前記振り子部材の長手方向に離間して形成されおり、これら一対の貫通孔のうち少なくとも一方は前記振り子部材の長手方向に長い長穴となっており、
   前記一対の支持部にはそれぞれピンが設けられており、前記一対の貫通孔にそれぞれ前記ピンを前記振り子部材が回転可能となるように、かつ、前記長穴の長さ方向に摺動可能となるように挿通することによって、前記振り子部材が前記一対の支持部によって支持されており、
   前記振り子部材の端部と前記矩形フレームとの間に制振部材が設けられていることを特徴とする建物の制振構造。
2. 請求項１に記載の制振構造において、
   前記振り子部材の端部と、前記矩形フレームの長辺部との間に前記制振部材が設けられていることを特徴とする建物の制振構造。
3. 請求項１または２に記載の制振構造において、
   前記一対の支持部は、先端部が円弧状に形成されていることを特徴とする建物の制振構造。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の建物の制振構造において、
   前記矩形フレームは、前記建物躯体を構成する複数の建築用木質壁パネルのうちの少なくも一つの建築用木質壁パネルの矩形フレームであることを特徴とする建物の制振構造。

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