JP2010007311A - 制振ダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】骨組み構造物の壁面に組み込まれる制振ダンパーを提供する。
【解決手段】該制振ダンパーは、伝達パネル取付け部と、ゴム板、及び、中間梁取付け部を具備し、前記伝達パネル取付け部は、伝達パネルを取付けるための取付け穴が空けられた２つの側板部と、該側板部を連結する底板部を有して断面コの字状に形成されており、前記中間梁取付け部は板状に形成されており、両端に中間梁を取付けるための取付け穴が空けられており、前記底板部と前記中間梁取付け部との間に、前記ゴム板が接着されてなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、制振ダンパー、及び、この制振ダンパーが取付けられた制振構造物に関する。

日本のように木造住宅が多く地震や台風が多発する国では、地震や台風による揺れに対して、木造住宅の木造骨組みに耐震性・制振性を確保することが欠かせない。これまで、ビル等の構造物の制振性を高めるために、油圧ダンパーを、構造物の柱、梁などの骨組みに組み入れることが行われてきた。建物と地盤との間で共振を起こした場合は、揺れ方や変形量が大きくなる場合もあるが、ダンパーを入れると、地震エネルギーを吸収し揺れを抑えることができ、耐震性・制振性能が向上する。木造住宅に、このような油圧ダンパーを適用した技術は、特許文献１に開示されている。

しかしながら、油圧ダンパーの場合、ダンピングの利き具合の調整や、場合により油漏れの危険性があり、メインテナンス上の問題点が指摘されてきた。さらに、揺れの方向によっては、制振性が思うように機能せず、また、油圧ダンパーを取付ける枢着部に異常な力がかかることがあって、充分な性能が発揮できないことがあった。揺れに対する自由度を高めようとすると、どうしても特許文献１にみられる様に、複雑な構造をとらざるを得なくなってしまっていた。

特開平２００１−５５８４１号公報

本発明の課題は、上記問題に鑑み、通常の木造住宅において極めて容易に取付けることができ、コストパーフォーマンスがよく、制振性能の優れた制振ダンパーを提供することにある。油圧ダンパーを使用した場合より、揺れに対する指向性がなく、メインテナンスが容易な制振ダンパーを提供することができる。
また、本発明によれば、Ｘ軸方向とそれに直角なＹ軸方向にそれぞれ少なくとも１基ずつ使用することで、充分な効果をあげることができるものである。本発明は、新築の木造住宅のみならず、改築する場合にも、既存の壁に組み込んで取付ければよいので、設置が極めて容易なものである。

請求項１の発明は、制振ダンパーは、伝達パネル取付け部、ゴム板、及び、中間梁取付け部を具備し、前記伝達パネル取付け部は、伝達パネルを取付けるための取付け穴が空けられた２つの側板部と、該側板部を連結する底板部を有して断面コの字状に形成されており、前記中間梁取付け部は平板状に形成されており、両端に中間梁を取付けるための取付け穴が空けられており、前記底板部と前記中間梁取付け部との間に、前記ゴム板が接着されてなることを特徴とする制振ダンパーである。

請求項２の発明は、請求項１の制振ダンパーを組み込んだ骨組み構造物であって、該骨組み構造物は、上下２本の梁、隣接する２本の柱、上下梁の中間位置で該２本の柱を掛け渡す中間梁、複数の伝達パネル、及び、複数の前記制振ダンパーを具備しており、前記中間梁の上下面にそれぞれ前記制振ダンパーが取付けられ、前記伝達パネル（２’）の上面と下面が、それぞれ、上方の梁と、前記中間梁の上面に取付けられた前記制振ダンパーの、前記伝達パネル取付け部とに、取付けられており、前記伝達パネル（２）の下面と上面が、それぞれ、下方の梁と、前記中間梁の下面に取付けられた前記制振ダンパーの、前記伝達パネル取付け部とに、取付けられてなることを特徴とする骨組み構造物である。

請求項３の発明は、請求項１の制振ダンパーを組み込んだ骨組み構造物であって、該骨組み構造物は、上下２本の梁、隣接する２本の柱、上下梁の中間位置で該２本の柱を掛け渡す中間梁、複数の伝達パネル、複数の伝達パネルの振れ止め、及び、複数の前記制振ダンパーを具備しており、前記中間梁の上下面にそれぞれ前記制振ダンパー（１０）が取付けられ、前記伝達パネルの上面と下面が、それぞれ、上方の梁と、前記中間梁の上面に取付けられた前記制振ダンパーの、前記伝達パネル取付け部とに、取付けられており、前記伝達パネルの下面と上面が、それぞれ、下方の梁と、前記中間梁の下面に取付けられた前記制振ダンパーの、前記伝達パネル取付け部とに、取付けられており、さらに、前記中間梁と前記上方の梁の中間位置、及び、前記中間梁と前記下方の梁の中間位置で、前記隣接する２本の柱の間に掛け渡すように、前記伝達パネルの振れ止めを、それぞれ少なくとも１つ以上取付けてなる、ことを特徴とする。

請求項１から３の発明によれば、通常の木造住宅の作業員が制振ダンパーを極めて容易に取付けることができるとともに、安価でかつ制振性能の優れた制振ダンパーを提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態の木造骨組み構造を示す概略正面図である。図２は、図１に示す木造骨組み構造に使用される制振ダンパー１０を示す斜視図である。図３、図４は、図１の一部詳細図である。

図１に示すように、コンクリートの基礎上には、木材からなる土台梁３が設けられており、上部には上梁４が設けられている。土台梁３と上梁４の間には柱５、６が立てられており、上下の土台梁３、上梁４、左右（図１の左右方向を指す）の柱５、６により、矩形状の壁内部空間が形成されている。そして、上梁４と土台梁３との上下中央部において、柱５、６間に中間梁１が掛け渡されている。中間梁１の下面と上面には、図２に示す後述の制振ダンパー１０により、それぞれ、台形をした構造用合板２、２’が木ねじ、ボルト・ナット等で取付けられている。構造用合板は、伝達パネルに相当する。構造用合板２の下端部は、アングル金具２０により土台梁３に木ねじ、ボルト・ナット等で取付けられ、構造用合板２’の上端部は、アングル金具２０により上梁４に木ねじ、ボルト・ナット等で取付けられている。上記説明では、下部の梁（下梁）が、土台梁３で説明したが、土台梁に限定する必要は無い。伝達パネルとしての構造用合板２は、必ずしも合板である必要は無く、木材板、強化プラスチック板、鉄板等、板材なら何でもよい。建物の形状、荷重の掛かり具合により、寸法、材質を変更すればよい。なお、構造用合板、木材板は加工が容易なので施工上好ましい。

構造用合板２、２’は概略台形状で、図１の一実施態様では中間梁１に関して、線対称に配置されている。構造用合板２、２’の形状は、必ずしも概略台形状である必要は無いが、柱５、６との間には、揺れが生じたときのための間隙が設けられているようにした形状であればよい。なお、構造用合板２の下端部、及び、構造用合板２’の上端部において、柱５、６との間に僅かな間隙が設けられている。

図５は、アングル金具の一例を示す斜視図である。構造用合板２の下端部の左右縁部において、断面Ｌ字形状をしたアングル金具２０で、構造用合板２を、図１の紙面裏表から挟むようにして、土台梁３に木ねじ、及び、ボルト・ナットにより固着している。アングル金具の取付け個数は、必ずしも２対に限らず、強度を考慮して適宜数選定すればよい。アングル金具の取付けには木ねじとボルト・ナットを使用したが、全て木ねじや、全て貫通孔をもうけて、ボルトとナットで固定してもよく、その他釘等周知の固着手段、及び組み合わせを用いればよい。また、アングル金具の取付け穴は、適宜数、適宜配置位置で設置すればよい。
構造用合板２’の上端部についても、同様にして、上梁４に取付けられている。

次に、図２に示される制振ダンパー１０を詳細に説明する。制振ダンパー１０は、伝達パネル取付け部１４、ゴム板１２、及び、中間梁取付け部１８の、３つの構成部材から構成されている。伝達パネル取付け部は板金を、コの字状に曲げたもので、側板部１４−１、１４−２と、それを連結する底板部１４−３から構成されている。側板部１４−１、１４−２には、取付け穴１５が、一例として、上下方向で半ピッチずれて３列設けられている。側板部の形状は、長方形の隅部が大きく面取りした形状であるが、隅部がＲであってもよい。コの字状の内部空間には、構造用合板２の端部が挿入されて、取付け穴で木ねじにより、制振ダンパー１０と構造用合板２、２’とが取付けられる。取付け穴の配置は、必要な取付け力が得られればよく、適宜数、適宜配置位置で設置すればよい。取付けには木ねじを使用したが、貫通孔をもうけて、ボルトとナットで固定してもよく、その他釘等周知の固着手段、それらの組み合わせを用いてもよい。

板取付け部１４と、中間梁取付け部１８との間には、ゴム板が接着されている。ゴム板は、制振機能を生じる板ゴムならいずれのものでもよく、一例として、粘弾性ゴム、高減衰ゴム等が挙げられる。中間梁取付け部１８の両端には、取付け穴が４個設けられており、木ねじ等により中間梁に取付けられる。制振性能上最も重要なのは、中間梁取付け部１８とゴム板と間の面積Ｓである。所要の制振性が得られれば、縦と横の長さは適宜任意に選定可能である。通常、構造用合板２、２’の厚みは９〜３２ｍｍ程度が適当である。この厚みの構造用合板を用いる場合、伝達パネル取付け部１４のコの字状の内部空間の幅（側板間の距離）が、所定の前記面積Ｓを得るために、これより大きくなることが多いので、この場合は、図４に示すように、スペーサ７を構造用合板２、２’の裏表に重ね合わせるとよい。このスペーサは、構造用合板の取付け部における補強材の機能や、座屈防止効果を有している。

これまでの説明では、制振ダンパーは、上下梁と左右の柱により囲まれた矩形状の壁内部空間に、中間梁の上下に一対使用したものを説明してきたが、複数対使用してもよい。
図１のように、上下梁と左右の柱により囲まれた矩形状の空間に、上下梁中央部に中間梁を掛け渡して、制振ダンパーを中間梁の上下に一対固着して、さらに中間梁と上下梁間に構造用合板を上下に略対称に固着したものを１基とすると、この１基を、木造住宅に適用する場合、Ｘ軸方向とそれに直角なＹ軸方向に、それぞれ、少なくとも１箇所ずつ使用することが好ましい。

その他の配置計画の一例としては、２階建て建物の場合、１階壁のＸ方向、Ｙ方向それぞれに２箇所ずつ、計４箇所配置する場合が考えられる。３階建て建物の場合、１階と２階の壁のＸ方向、Ｙ方向それぞれに２箇所ずつ、計８箇所配置する場合が考えられる。ただし、建物の形状・荷重により、２階建ての２階部分、３階建ての３階部分の壁に配置することもある。

本発明の一実施態様の骨組み構造物を、１階壁のＸ方向、Ｙ方向それぞれに２箇所ずつ配置する木造２階建て住宅のモデルプラン（１階床面積５２．９９平方メートル）で解析した結果、前記骨組み構造物のない場合と比較すると、前記骨組み構造物を装着していない建物の層間変形角（地震の力によって建物が変形する角度）は１／４６ｒａｄ（ラジアン）であったが、同住宅に前記骨組み構造物を装着した場合、層間変形角は１／１５０ｒａｄと小さくなった。このことから前記骨組み構造物が地震の力を減衰させていることが分かり、非装着の建物の揺れを１とすると、前記骨組み構造物を装着した建物の揺れは０．３となるので、前記骨組み構造物によって建物の揺れを約３分の１にまで小さくすると言える。

さらに、図６は、本発明の他の一実施態様を示す図であって、図１の実施態様に、図６に示すように、振れ止め８を設けたものである。この実施態様では、前記中間梁１と前記上方の梁４の中間位置、及び、前記中間梁１と前記下方の梁３の中間位置で、前記隣接する２本の柱５，６の間に掛け渡すように、前記伝達パネルの振れ止め８を、それぞれ少なくとも１つ以上取付けている。好ましくは、前記伝達パネルを両側（図６において、紙面上表と裏側）から、伝達パネルと振れ止め間に濃く僅かなスペースを保つように、２本の振れ止め８、８（上下で４本）を、前記隣接する２本の柱５，６の間に掛け渡すことが好ましい。これにより、大きな変形が生じたときに伝達パネルを補強することができる。また、振れ止めは、内装材の取付け時に役立つものである。

その他の実施態様として、これまで中間梁は、加工の容易性から木材を使用した実施態様を説明してきたが、中間梁が、鉄板や型鋼であってもよく、上下梁と左右の柱が鉄材からなる鉄骨構造に適用してもよい。
さらには、中間梁に相当する鉄板や型鋼の上下面に、直接制振ダンパーの伝達パネル取付け部を、それぞれゴム板を介して接着した構造としてもよい。

以上説明したように、通常の木造住宅の作業員が制振ダンパーを極めて容易に取付けることができるとともに、コストパーフォーマンスがよく、かつ制振性能の優れた制振ダンパーを提供することができる。さらに、新築の木造住宅のみならず、制振機能をもたせるために住宅をリフォームする場合にも、既存の壁部分から組み込んで後付することができる。このため、間取りを変更する必要や、住宅の開口部を減少させることも無く、制振ダンパーを取付けることができる。

本発明の一実施形態の木造骨組み構造を示す概略正面図である。 図１に示す木造骨組み構造に使用される制振ダンパー１０を示す斜視図である。 図１の一部詳細図である。 図１の一部詳細図である。 アングル金具の一例を示す斜視図である。 図１の実施態様に、振れ止め８を設けた本発明の他の一実施態様を示す図である。

符号の説明

１ 中間梁
２、２’ 構造用合板
３ 土台梁
４ 上梁
５、６ 柱
７ スペーサ
８ 振れ止め
１０ 制振ダンパー
１２ ゴム板
１４ 伝達パネル取付け部
１４−１、１４−２ 側板部
１４−３ 底板部
１５、１６ 取付け穴
１８ 中間梁取付け部
２０ アングル金具

Claims (3)

1. 制振ダンパー（１０）は、伝達パネル取付け部（１４）、ゴム板（１２）、及び、中間梁取付け部（１８）を具備し、
   前記伝達パネル取付け部（１４）は、伝達パネルを取付けるための取付け穴（１５）が空けられた２つの側板部（１４−１，１４−２）と、該側板部を連結する底板部（１４−３）を有して断面コの字状に形成されており、
   前記中間梁取付け部（１８）は、平板状に形成されており、両端に中間梁を取付けるための取付け穴（１６）が空けられており、
   前記底板部（１４−３）と前記中間梁取付け部（１８）との間に、前記ゴム板（１２）が接着されてなる、
   ことを特徴とする制振ダンパー（１０）。
2. 請求項１の制振ダンパー（１０）を組み込んだ骨組み構造物であって、
   該骨組み構造物は、上下２本の梁（３，４）、隣接する２本の柱（５，６）、上下梁の中間位置で該２本の柱を掛け渡す中間梁（１）、複数の伝達パネル（２，２’）、及び、複数の前記制振ダンパー（１０）を具備しており、
   前記中間梁（１）の上下面にそれぞれ前記制振ダンパー（１０）が取付けられ、
   前記伝達パネル（２’）の上面と下面が、それぞれ、上方の梁（４）と、前記中間梁（１）の上面に取付けられた前記制振ダンパー（１０）の、前記伝達パネル取付け部（１４）とに、取付けられており、
   前記伝達パネル（２）の下面と上面が、それぞれ、下方の梁（３）と、前記中間梁（１）の下面に取付けられた前記制振ダンパー（１０）の、前記伝達パネル取付け部（１４）とに、取付けられてなる、
   ことを特徴とする骨組み構造物。
3. 請求項１の制振ダンパー（１０）を組み込んだ骨組み構造物であって、
   該骨組み構造物は、上下２本の梁（３，４）、隣接する２本の柱（５，６）、上下梁の中間位置で該２本の柱を掛け渡す中間梁（１）、複数の伝達パネル（２，２’）、複数の伝達パネルの振れ止め（８）、及び、複数の前記制振ダンパー（１０）を具備しており、
   前記中間梁（１）の上下面にそれぞれ前記制振ダンパー（１０）が取付けられ、
   前記伝達パネル（２’）の上面と下面が、それぞれ、上方の梁（４）と、前記中間梁（１）の上面に取付けられた前記制振ダンパー（１０）の、前記伝達パネル取付け部（１４）とに、取付けられており、
   前記伝達パネル（２）の下面と上面が、それぞれ、下方の梁（３）と、前記中間梁（１）の下面に取付けられた前記制振ダンパー（１０）の、前記伝達パネル取付け部（１４）とに、取付けられており、
   さらに、前記中間梁（１）と前記上方の梁（４）の中間位置、及び、前記中間梁（１）と前記下方の梁（３）の中間位置で、前記隣接する２本の柱（５，６）の間に掛け渡すように、前記伝達パネルの振れ止め（８）を、それぞれ少なくとも１つ以上取付けてなる、
   ことを特徴とする骨組み構造物。

Images