JP2009185566A

JP2009185566A - 制振構造及び制振パネル

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Publication number: JP2009185566A
Application number: JP2008028681A
Authority: JP
Inventors: Fumiyoshi Sugimoto; 文義杉本; Shuzo Suzuki; 秀三鈴木
Original assignee: SUGIMOTO KENCHIKU KENKYUSHO KK; Sugimoto Kenchiku Kenkyusho KK
Current assignee: SUGIMOTO KENCHIKU KENKYUSHO KK; Sugimoto Kenchiku Kenkyusho KK
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2009-08-20

Abstract

【課題】建物の変形が小さくても粘弾性体を効果的に機能させることができ、制振効率の高い制振構造及び制振パネルを提供する。
【解決手段】下梁（土台）５に固定され、下梁から上梁８に向かって鉛直方向に突出する第１部材１２と、第１部材と１点で回動可能に結合されるとともに、弾性体又は粘弾性体１６を挟んで重合される第２部材１３と、各々の一端が第２部材に回動可能に結合される２本の筋かい４とを備え、下梁が上梁に対して相対移動すると、２本の筋かいを介して第１部材と第２部材とが相対回転移動し、弾性体又は粘弾性体が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受ける制振構造１等。この制振構造を有する建物等に地震等の外力が加わると、第１部材に対して第２部材が相対回転移動するため、筋かいの端部の変形を増幅させることができ、建物の変形が小さくとも粘弾性体等を効果的に機能させ、木造軸組工法等で、低コストで、効率的な制振が可能となる。
【選択図】図２

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工法等の枠組壁工法による木造建築物等の制振を行う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等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、図１１に示す制振構造７０は、いわゆるダイヤモンド型の制振構造であって、２つのＶ字状に形成された制振構造体７１を相対向する位置に上下逆になるように配置して形成される。下方の制振構造体７１は、土台７５に固定される制振ダンパー７２と、制振ダンパー７２に回動自在に固定された２本の筋かい７３と、２本の筋かい７３を回動自在に保持しながら柱７６に固定される２つの固定金物７４とで構成される。また、上方の制振構造体７１についても、上記と同様の構成を有する。

図１２（ａ）は、図１１において土台７５に固定された制振ダンパー７２の一部破断正面図を示し、粘弾性体８３（８３Ａ〜８３Ｄ）を視認し易くするため、黒塗りで示す。また、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＤ−Ｄ線断面図であるが、図１２（ａ）の破断部分も破断していないものとして描いている。

図１２に示すように、制振ダンパー７２は、第１板状部８１ａ、第２板状部８１ｂ及び第３板状部８１ｃを有し、土台７５に図示しないボルトで固定される第１部材８１と、第１スライド部８２ａ及び第２スライド部８２ｂを有する第２部材８２と、第１板状部８１ａの下面と第１スライド部８２ａの上面に各々固定される第１粘弾性体８３Ａと、第１スライド部８２ａの下面と第２板状部８１ｂの上面に各々固定される第２粘弾性体８３Ｂと、第２板状部８１ｂの下面と第２スライド部８２ｂの上面に各々固定される第３粘弾性体８３Ｃと、第２スライド部８２ｂの下面と第３板状部８１ｃの上面に各々固定される第４粘弾性体８３Ｄとで構成される。

上記構成により、制振構造７０を用いた建物に地震等の外力が矢印Ｘ方向に加わると、図１１及び図１２において、外力の入力方向に移動する土台７５の移動に伴って第１部材８１も同一方向に移動する。一方、第２部材８２は、粘弾性体８３を介して第１部材８１に固定されているため、外力の入力方向には移動せず、粘弾性体８３が７〜８℃の熱を放出しながら弾性変形して地震等の外力を吸収し、制振機能を発揮する。

しかし、上記従来の制振構造７０は、筋かいの端部の動き以上に粘弾性体８３（８３Ａ〜８３Ｄ）を変形させることができないため、効率が悪く、筋かいの端部の変形、すなわち建物の変形が大きくならないと、粘弾性体８３が十分に機能しないという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の制振構造における問題点に鑑みてなされたものであって、建物の変形が小さくても、粘弾性体を効果的に機能させることができ、制振効率の高い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、制振構造であって、下梁に固定され、該下梁から上梁に向かって鉛直方向に突出する第１部材と、該第１部材と１点で回動可能に結合されるとともに、弾性体又は粘弾性体を挟んで重合される第２部材と、各々の一端が前記第２部材に回動可能に結合される２本の筋かいとを備え、前記下梁が前記上梁に対して相対移動すると、前記２本の筋かいを介して前記第１部材と前記第２部材とが相対回転移動し、前記弾性体又は粘弾性体が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受けることを特徴とする。

そして、本発明によれば、該制振構造を有する建物等に地震等の外力が加わると、第１部材に対して第２部材が相対回転移動するため、筋かいの端部の変形を増幅させることができ、建物の変形が小さくとも弾性体又は粘弾性体を効果的に機能させることができる。これにより、例えば、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、上梁に固定され、該上梁から下梁に向かって鉛直方向に突出する第１部材と、該第１部材と１点で回動可能に結合されるとともに、弾性体又は粘弾性体を挟んで重合される第２部材と、各々の一端が前記第２部材に回動可能に結合される２本の筋かいとを備え、前記上梁が前記下梁に対して相対移動すると、前記２本の筋かいを介して前記第１部材と前記第２部材とが相対回転移動し、前記弾性体又は粘弾性体が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受けることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、該制振構造を有する建物等に地震等の外力が加わると、筋かいの端部の変形を増幅させることができ、建物の変形が小さくとも弾性体又は粘弾性体を効果的に機能させることができ、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、制振構造であって、隣接する２本の柱のいずれか一方に固定され、該一方の柱から他方の柱に向かって水平方向に突出する第１部材と、該第１部材と１点で回動可能に結合されるとともに、弾性体又は粘弾性体を挟んで重合される第２部材と、各々の一端が前記第２部材に回動可能に結合される２本の筋かいとを備え、前記一方の柱が前記他方の柱に対して相対移動すると、前記２本の筋かいを介して前記第１部材と前記第２部材とが相対回転移動し、前記弾性体又は粘弾性体が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受けることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、該制振構造を有する建物等に地震等の外力が加わった場合には、建物の変形が小さくとも弾性体又は粘弾性体を効果的に機能させることができ、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、制振パネルであって、下繋ぎ材に固定され、該下繋ぎ材から上繋ぎ材に向かって鉛直方向に突出する第１部材と、該第１部材と１点で回動可能に結合されるとともに、弾性体又は粘弾性体を挟んで重合される第２部材と、各々の一端が前記第２部材に回動可能に結合される２本の筋かいとを備え、前記下繋ぎ材が前記上繋ぎ材に対して相対移動すると、前記２本の筋かいを介して前記第１部材と前記第２部材とが相対回転移動し、前記弾性体又は粘弾性体が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受けることを特徴とする。

本発明によれば、該制振パネルを用いた建物等に地震等の外力が加わると、第１部材に対して第２部材が相対回転移動するため、筋かいの端部の変形を増幅させることができ、建物の変形が小さくとも弾性体又は粘弾性体を効果的に機能させることができる。これにより、例えば、２Ｘ４工法等の枠組壁工法等において、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、上繋ぎ材に固定され、該上繋ぎ材から下繋ぎ材に向かって鉛直方向に突出する第１部材と、該第１部材と１点で回動可能に結合されるとともに、弾性体又は粘弾性体を挟んで重合される第２部材と、各々の一端が前記第２部材に回動可能に結合される２本の筋かいとを備え、前記上繋ぎ材が前記下繋ぎ材に対して相対移動すると、前記２本の筋かいを介して前記第１部材と前記第２部材とが相対回転移動し、前記弾性体又は粘弾性体が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受けることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、該制振パネルを用いた建物等に地震等の外力が加わると、筋かいの端部の変形を増幅させることができ、建物の変形が小さくとも弾性体又は粘弾性体を効果的に機能させることができ、２Ｘ４工法等の枠組壁工法等において、低コストで、効率的な制振を行うことができる。

さらにまた、本発明は、制振パネルであって、隣接する２本の間柱のいずれか一方に固定され、該一方の間柱から他方の間柱に向かって水平方向に突出する第１部材と、該第１部材と１点で回動可能に結合されるとともに、弾性体又は粘弾性体を挟んで重合される第２部材と、各々の一端が前記第２部材に回動可能に結合される２本の筋かいとを備え、前記一方の間柱が前記他方の間柱に対して相対移動すると、前記２本の筋かいを介して前記第１部材と前記第２部材とが相対回転移動し、前記弾性体又は粘弾性体が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受けることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、該制振パネルを用いた建物等に地震等の外力が加わった場合には、建物の変形が小さくとも弾性体又は粘弾性体を効果的に機能させることができ、２Ｘ４工法等の枠組壁工法等において、低コストで、効率的な制振を行うことができる。

以上のように、本発明によれば、建物の変形が小さくても、粘弾性体を効果的に機能させることができ、制振効率の高い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構造の第１の実施の形態を示し、この制振構造１は、２つのＶ字状に形成された制振構造体２を相対向する位置に上下逆になるように配置して形成される。下方の制振構造体２は、土台５に固定される制振ダンパー３と、制振ダンパー３に回動自在に固定された２本の筋かい４と、２本の筋かい４を回動自在に保持しながら柱７に固定するための２つの固定金具６と、上下の制振ダンパー３の間に介装される間柱９等で構成される。また、上方の制振構造体２についても、上記と同様の構成を有する。

制振ダンパー３は、図２に示すように、土台５に釘１１によって固定され、上方に向かって突出し、上部においてボルト１８及びナット（不図示）を介して互いに結合された２枚の金属製の第１部材１２と、筋かい４の先端部にボルト１４及びナット１５を介して固定された２枚の金属製の第２部材１３と、第１部材１２と第２部材１３との間に介装された２枚の矩形板状の高減衰ゴム１６とで構成され、間柱９が釘１１によって第１部材１２の上端部に固定される。尚、図２において、高減衰ゴム１６は断面が描かれているのではないが、他の構成要素との関係を明示するためハッチングを付して描いている。

第１部材１２と第２部材１３とは回転軸Ｏ（ボルト１８の軸線）のまわりに互いに相対回動可能に結合され、第１部材１２はボルト１８を支持している。また、第１部材１２は、間柱９の端部を支持する。

固定金具６は、図３に示すように、基部６ａが柱７に釘１１によって固定され、固定金具６の立設部６ｂには鞘管２０が装着され、筋かい４の先端部４ａがボルト２１及びナット２２によって固定金具６に回動可能に固定される。

上記構成を有する制振構造１において、図１及び図２（ａ）において土台５に地震等により矢印Ｘ方向の力が加わると、図４に示すように、土台５の水平方向への移動に伴い、回転軸Ｏを中心に、第２部材１３及び筋かい４が第１部材１２に対して矢印Ｙ方向に相対回転移動するする。これにより、各々の高減衰ゴム１６が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受け、制振効果を発揮する。

ここで、本発明によれば、図５に示すように、地震等により矢印Ｘ方向の力が加わった場合に、変形前の土台５上の点Ａから回転軸Ｏの高さをＬとし、図４に示した第２部材１３の第１部材１２に対する回転角をθ、点Ａの変形後の位置をＢとすると、ＡＢ間の距離はＬθとなる。一方、変形前の筋かい４の端部Ｃから回転軸Ｏまでの距離をｂとし、変形後の筋かい４の端部をＤとすると、ＣＤ間の距離はｂθとなる。これにより、土台５が水平移動すると、筋かい４の端部はｂθ回転移動することとなり、筋かい４の端部の移動量は、水平方向への移動量にさらにｂθ分増幅されることとなる。尚、上記ｂ、Ｌの寸法を変化させることにより、上記筋かい４の端部の水平方向への移動量に対する増幅率を調整することができる。

次に、本発明にかかる制振構造の第２の実施の形態について、図６乃至図８を参照しながら説明する。

本実施の形態においても、全体的な基本構成は図１に示した制振構造１と同様であり、図１における制振ダンパー３、筋かい４及び固定金具６に対応する、本実施の形態における制振構造の制振ダンパー２３、筋かい２４及び固定金具２６の構成のみが異なる。以下の説明においては、これらについて詳述し、他の構成要素については説明を割愛する。

制振ダンパー２３は、図６に示すように、土台５に釘１１によって固定され、上方に向かって突出する２枚の金属製の第１部材３２と、筋かい２４の先端部２４ａにボルト４０及びナット４１を介して固定された第２部材３３と、第１部材３２と第２部材３３との間に介装された３枚の矩形板状の高減衰ゴム３６及び鞘管３８等で構成され、間柱９が釘１１によって第１部材３２の上端部に固定される。尚、図６（ａ）、（ｃ）において、高減衰ゴム３６は断面が描かれているのではないが、他の構成要素との関係を明示するためハッチングを付して描いている。

固定金具２６は、図７に示すように、基部２６ａが柱７に釘１１によって固定され、固定金具２６の立設部２６ｂに、筋かい２４の先端部２４ａがボルト４３及びナット４４によって回動可能に固定される。

上記構成を有する制振構造においても、図６（ａ）において土台５に地震等により矢印Ｘ方向の力が加わると、図８に示すように、土台５の水平方向への移動に伴い、回転軸Ｏを中心に、第２部材３２及び筋かい２４が第１部材３２に対して矢印Ｙ方向に相対回転移動するする。これにより、図６（ａ）、（ｂ）において、筋かい２４を介して第１部材３２と第２部材３３とが紙面に直角な方向に相対移動し、外側の２枚の高減衰ゴム３６の各々が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受け、制振効果を発揮する。

本実施の形態においても、地震等により矢印Ｘ方向の力が加わった場合に、第２部材３２及び筋かい２４が第１部材３２に対して相対回転移動するため、筋かい２４の端部の移動量は、水平方向への移動量にさらに増幅されることとなる。また、増幅率も上記第１の実施形態と同様の要領で調整することができる。

尚、上記実施の形態においては、高減衰ゴム１６、３６を用いて本発明にかかる制振構造を構成したが、高減衰ゴムに代えて、高分子フィルム等の粘弾性体、弾性体としての通常のゴムを用いることもできる。

また、上記実施の形態においては、本発明にかかる制振構造を、土台５と上梁８との間に適用した場合について説明したが、土台５と上梁８との間以外にも、建物の２階以上の上下梁の間に適用することもできる。また、間柱９は、必ずしも設ける必要はなく、間柱９の存在しない制振構造とすることもできる。

さらに、図９に示すように、Ｖ字状の制振構造体５２として、土台５に固定され、図２と同様の構成を有する制振ダンパー３と、制振ダンパー３に回動自在に固定された２本の筋かい５３と、２本の筋かい５３を回動自在に保持しながら柱７に固定するための２つの固定金具６と、制振ダンパー３と上梁８に介装される間柱５４とを備える制震構造５１とすることもでき、このような構成によっても、上記実施の形態と同様に、制震構造５１を備えた建物の変形が小さくても、制振ダンパー３の粘弾性体１６（図２参照）を効果的に機能させることができる。

また、図１０に示すように、制振構造体６２として、図２と同様の構成を有する制振ダンパー３を隣接する柱の一方７Ａに固定し、制振ダンパー３に回動自在に固定された２本の筋かい６３と、２本の筋かい６３を回動自在に保持しながら土台５及び上梁８に固定するための２つの固定金具６と、制振ダンパー３と他方の柱７Ｂに介装される横架材６４とを備える制震構造６１とすることもでき、このような構成によっても、制震構造６１を備えた建物の変形が小さくても、制振ダンパー３の粘弾性体１６（図２参照）を効果的に機能させることができる。

尚、上記実施の形態においては、本発明にかかる制振構造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１において、隣接する２本の柱７を間柱に、土台５及び上梁８を上下繋ぎ材に代えることにより、制振構造１を枠組壁工法に適用し、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。

本発明にかかる制振構造の第１の実施形態を示す全体図である。図１の制振構造を構成する制振ダンパー及びその近傍を示す図であって、（ａ）は正面図（但し中心線より右半分は（ｂ）のＡ−Ａ矢視図）、（ｂ）は一部破断側面図である。図１の制振構造を構成する固定金具及びその近傍を示す図であって、（ａ）は一部破断正面図、（ｂ）は側面図である。図２の制振ダンパーの動作説明図である。図２の制振ダンパーに装着された筋かいの端部の変形状態の説明図である。本発明にかかる制振構造の第２の実施形態を構成する制振ダンパー及びその近傍を示す図であって、（ａ）は正面図（但し中心線より右半分は（ｃ）のＢ−Ｂ矢視図）、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視図、（ｃ）は側面図である。本発明にかかる制振構造の第２の実施形態を構成する固定金具及びその近傍を示す図であって、（ａ）は一部破断正面図、（ｂ）は側面図である。図６の制振ダンパーの動作説明図である。本発明にかかる制振構造の他の実施形態を示す全体図である。本発明にかかる制振構造の他の実施形態を示す全体図である。従来の制振構造の一例を示す全体図である。図１１の制振構造を構成する制振ダンパー及びその近傍を示す図であって、（ａ）は一部破断正面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１制振構造
２制振構造体
３制振ダンパー
４筋かい
４ａ先端部
５土台
６固定金具
６ａ基部
６ｂ立設部
７（７Ａ、７Ｂ）柱
８上梁
９間柱
１１釘
１２第１部材
１３第２部材
１４ボルト
１５ナット
１６高減衰ゴム
１８ボルト
２０鞘管
２１ボルト
２２ナット
２３制振ダンパー
２４筋かい
２４ａ先端部
２６固定金具
２６ａ基部
２６ｂ立設部
３２第１部材
３３第２部材
３４ボルト
３５ナット
３６高減衰ゴム
３８鞘管
４０ボルト
４１ナット
４３ボルト
４４ナット
５１制震構造
５２制振構造体
５３筋かい
５４間柱
６１制震構造
６２制振構造体
６３筋かい
６４横架材

Claims

下梁に固定され、該下梁から上梁に向かって鉛直方向に突出する第１部材と、
該第１部材と１点で回動可能に結合されるとともに、弾性体又は粘弾性体を挟んで重合される第２部材と、
各々の一端が前記第２部材に回動可能に結合される２本の筋かいとを備え、
前記下梁が前記上梁に対して相対移動すると、前記２本の筋かいを介して前記第１部材と前記第２部材とが相対回転移動し、前記弾性体又は粘弾性体が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受けることを特徴とする制振構造。
上梁に固定され、該上梁から下梁に向かって鉛直方向に突出する第１部材と、
該第１部材と１点で回動可能に結合されるとともに、弾性体又は粘弾性体を挟んで重合される第２部材と、
各々の一端が前記第２部材に回動可能に結合される２本の筋かいとを備え、
前記上梁が前記下梁に対して相対移動すると、前記２本の筋かいを介して前記第１部材と前記第２部材とが相対回転移動し、前記弾性体又は粘弾性体が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受けることを特徴とする制振構造。
隣接する２本の柱のいずれか一方に固定され、該一方の柱から他方の柱に向かって水平方向に突出する第１部材と、
該第１部材と１点で回動可能に結合されるとともに、弾性体又は粘弾性体を挟んで重合される第２部材と、
各々の一端が前記第２部材に回動可能に結合される２本の筋かいとを備え、
前記一方の柱が前記他方の柱に対して相対移動すると、前記２本の筋かいを介して前記第１部材と前記第２部材とが相対回転移動し、前記弾性体又は粘弾性体が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受けることを特徴とする制振構造。
下繋ぎ材に固定され、該下繋ぎ材から上繋ぎ材に向かって鉛直方向に突出する第１部材と、
該第１部材と１点で回動可能に結合されるとともに、弾性体又は粘弾性体を挟んで重合される第２部材と、
各々の一端が前記第２部材に回動可能に結合される２本の筋かいとを備え、
前記下繋ぎ材が前記上繋ぎ材に対して相対移動すると、前記２本の筋かいを介して前記第１部材と前記第２部材とが相対回転移動し、前記弾性体又は粘弾性体が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受けることを特徴とする制振パネル。
上繋ぎ材に固定され、該上繋ぎ材から下繋ぎ材に向かって鉛直方向に突出する第１部材と、
該第１部材と１点で回動可能に結合されるとともに、弾性体又は粘弾性体を挟んで重合される第２部材と、
各々の一端が前記第２部材に回動可能に結合される２本の筋かいとを備え、
前記上繋ぎ材が前記下繋ぎ材に対して相対移動すると、前記２本の筋かいを介して前記第１部材と前記第２部材とが相対回転移動し、前記弾性体又は粘弾性体が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受けることを特徴とする制振パネル。
隣接する２本の間柱のいずれか一方に固定され、該一方の間柱から他方の間柱に向かって水平方向に突出する第１部材と、
該第１部材と１点で回動可能に結合されるとともに、弾性体又は粘弾性体を挟んで重合される第２部材と、
各々の一端が前記第２部材に回動可能に結合される２本の筋かいとを備え、
前記一方の間柱が前記他方の間柱に対して相対移動すると、前記２本の筋かいを介して前記第１部材と前記第２部材とが相対回転移動し、前記弾性体又は粘弾性体が２つの鉛直面を作用面とするせん断力を受けることを特徴とする制振パネル。