JP2010261231A - 制震構造及びそれに用いる制震パネル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】間柱を設けた状態のシアリング型の制震構造を構成する。
【解決手段】制震構造は、一対の柱１１及び一対の横軸材１２，１３により構成された矩形枠体１４と、矩形枠体１４における一対の柱１１の中間に一対の横軸材１２，１３間を繋ぐように設けられた間柱２２と、矩形枠体１４における一対の柱１１の一方と一対の横軸材１２，１３と間柱２２とで囲まれる開口に対応して設けられた面材１５と、を備える。面材１５は、一方の柱１１及び間柱２２のうち、一方に制震部材１７を介して取り付けられ且つ他方に固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は制震構造及びそれに用いる制震パネル部品に関する。

建築物の耐震性を向上させて地震被害を軽減する方法として、地震時のエネルギーを吸収する部材を矩形枠体に設置して制震構造を構成し、それによって建物の振動を小さくするというものがある。そして、かかる制震構造としては、一般的には、仕口ダンパーを用いた構造やブレースを用いた構造が挙げられる。また、大変形により大きなエネルギー吸収効果が得られる構造として、矩形枠体に取り付けたフレーム間のずれを利用して粘弾性体や油圧ダンパーを変形させるシアリング型の構造も多く実用化されている（例えば、特許文献１〜３）。

特開２００６−１３２１８２号公報 特開２００６−１６９９５２号公報 特開２００６−２０７２９２号公報

ところで、木造住宅において、内装下地を施工する場合、一般的には、石膏ボードなどの面材を矩形枠体に取り付ける場合が多く、その際、面材の中央部を間柱に対して留め付け、それによって面材の不陸の防止や耐衝撃性の確保を行っている。

しかしながら、シアリング型の制震構造の場合、柱間に設けられるフレームが干渉するため間柱を入れることが困難であり、そのため面材の不陸などの問題を生じる可能性がある。また、フレームが大型で重量が大きい場合には施工性が悪くなる。

本発明の課題は、間柱を設けた状態のシアリング型の制震構造を構成することである。

本発明の制震構造は、
一対の柱及び一対の横軸材により構成された矩形枠体と、
上記矩形枠体における上記一対の柱の中間に上記一対の横軸材間を繋ぐように設けられた間柱と、
上記矩形枠体における上記一対の柱の一方と上記一対の横軸材と上記間柱とで囲まれる開口に対応して設けられた面材と、
を備えたものであって、
上記面材は、上記一方の柱及び上記間柱のうち、一方に制震部材を介して取り付けられ且つ他方に固定されていることを特徴とする。

本発明の制震パネル部品は、請求項１に記載された制震構造に用いるものであって、面材の一方の側部に制震部材が設けられたことを特徴とする。

本発明によれば、矩形枠体における一対の柱の一方と一対の横軸材と間柱とで囲まれる開口に対応して面材が設けられ、面材が、一方の柱及び間柱のうち、一方に制震部材を介して取り付けられ且つ他方に固定されているので、間柱を制震構造の一部に取り入れることにより、間柱を設けた状態のシアリング型の制震構造を構成することができる。

実施形態に係る制震構造の正面図である。 図１におけるII-II断面図である。 図１におけるIII-III断面図である。 実施形態に係る制震構造の要部の断面図である。 制震構造の第１の変形例の正面図である。 制震構造の第２の変形例の正面図である。 （ａ）は制震部材の正面図、（ｂ）及び（ｃ）は両側面図、並びに（ｄ）は平面図である。 制震構造の第３の変形例の要部の断面図である。 制震パネル部品を示す平面図である。 （ａ）は従来のシアリング型の制震構造の地震前後の態様を示し、（ｂ）実施形態に係る制震構造の地震前後の態様を示す。 制震構造の第４の変形例の要部の断面図である。 制震構造の第５の変形例の要部の断面図である。

以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜４は本実施形態に係る建物の制震構造１０を示す。

本実施形態に係る制震構造１０は、一対の柱１１並びに梁１２（横架材）及び土台１３（横架材）により構成された矩形枠体１４に、一対の柱１１の中間に間柱２２が設けられ、そして、矩形枠体１４における間柱２２で区画された一対の開口のそれぞれに対応して面材１５が設けられて縦長長方形の壁構造に構成されたものである。なお、この制震構造１０は、全ての壁構造に構成されていてもよく、また、一部の壁構造に構成されていてもよい。

一対の柱１１は、横方向に間隔をおいて並行に延びるように設けられ、各々が梁１２と土台１３との間を連結するように立設されている。各柱１１は、例えば、木製の長さが１０００〜７０００ｍｍ、幅が２５〜１５０ｍｍ、及び厚さが９０〜１５０ｍｍの角材により構成され、耐震強度等が考慮されて、形状や断面積、材質が適宜選択される。一対の柱１１の間隔は例えば５００〜２０００ｍｍである。

梁１２及び土台１３は、上下方向に間隔をおいて並行に延びるように設けられている。梁１２及び土台１３のそれぞれは、例えば、木製の長さが１０００〜７０００ｍｍ、幅が９０〜１５０ｍｍ、及び厚さが９０〜４００ｍｍの角材により構成され、耐震強度等が考慮されて、形状や断面積、材質が適宜選択される。梁１２と土台１３との間隔は例えば１０００〜４０００ｍｍである。

柱１１と梁１２とは、前者の上端に形成された凸部が後者の下面側に形成された凹部に嵌合して結合している。また、柱１１と土台１３とは、前者の下端に形成された凸部が後者の上面側に形成された凹部に嵌合して結合している。なお、柱１１の凸部は、梁１２及び土台１３の側面側から打ち付けられた釘等の固定具により固定されている。また、柱１１と梁１２及び／又は土台１３とは、それらの角部に設けられるホールダウン金物等の接合部材を介して固定されていてもよい。

間柱２２は、一対の柱１１の中間に梁１２及び土台１３間を繋ぐように立設されている。間柱２２は、一対の柱１１から等距離の位置に位置付けられていることが好ましい。間柱２２は、例えば、木製の長さが１０００〜３０００ｍｍ、柱１１よりも幅狭で幅が２５〜５０ｍｍ、及び厚さが３０〜１２０ｍｍの角材により構成されている。間柱２２から柱１１までの間隔は例えば３００〜５００ｍｍである。

間柱２２と梁１２及び土台１３とは、間柱２２の上端面が梁１２の下面に当接し且つ間柱２２の下端面が土台１３の上面に当接するように、間柱２２が梁１２と土台１３との間に嵌め入れられ、また、間柱２２の上部の両側面のそれぞれから斜め上方に梁１２に向かって釘等の固定具が打ち付けられ、同様に、間柱２２の下部の両側面のそれぞれから斜め下方に土台１３に向かって釘等の固定具が打ち付けられて固定されている。

一対の柱１１のそれぞれの矩形枠体１４内側面には、柱１１に沿って延びる柱側受材２３が柱１１に当接して設けられ、柱側受材２３の側面側から打ち付けられた釘、ビス、ピンネイル等の固定具により柱１１に固定されている。特にリフォームの場合には、柱側受材２３により劣化した柱１１が補強されることとなる。柱側受材２３は、例えば、木材、合板やＬＶＬ等の木質材、軽量鉄骨等で構成されている。柱側受材２３は、間柱２２と同様に、図５に示すように、上端面が梁１２の下面に当接すると共に下端面が土台１３の上面に当接し、且つ梁１２と土台１３との間に嵌め入れられるように設けられていてもよい。このような構成によれば、地震時において、柱側受材２３の突っ張りにより柱１１と柱側受材２３との間の相対的な滑りを抑えることができ、それによって後述の制震部材１７の粘弾性ダンパー１８に地震による変形を有効に伝えることができる。柱側受材２３は、例えば、長さが３００〜３０００ｍｍ、幅が２５〜５０ｍｍ、及び厚さが９０〜１５０ｍｍである。なお、柱側受材２３は、柱１１よりも厚さが小さく、後面が柱１１の後面と面一であって前面側に段差が生じるように設けられていることが好ましい。

間柱２２の両側面のそれぞれには、間柱２２に沿って延びる添柱２７が間柱２２に当接して設けられ、添柱２７の側面側から打ち付けられた釘、ビス、ピンネイル等の固定具ｎにより及び／又は木工用ボンド（例えば酢酸ビニル系接着剤）等の接着剤により間柱２２に固定されている。後述のように間柱２２には制震部材１７が取り付けられるが、地震時にその間柱２２が先行破壊すると、制震部材１７による制震効果を得ることができないため、この添柱２７により間柱２２の強度補強がなされる。添柱２７は、例えば、地震時に先行破壊しない十分な強度を有する木材、合板やＬＶＬ等の木質材、軽量鉄骨等で構成されている。添柱２７は、例えば、長さが３００〜３０００ｍｍ、幅が２５〜５０ｍｍ、及び厚さが９０〜１５０ｍｍである。なお、添柱２７は、間柱２２よりも厚さが小さく、後面が間柱２２の後面と面一であって前面側に段差が生じるように設けられていることが好ましい。また、後述の面材１５を設ける際の施工性の観点からは、添柱２７の前面が柱側受材２３の前面と同一平面であることが好ましい。

面材１５は、細長の矩形平板状に形成され、各柱１１と梁１２及び土台１３と間柱２２とで囲まれる開口に対応して、柱側受材２３及び添柱２７を覆うように設けられている。つまり、本実施形態に係る制震構造１０は真壁構造を構成するものである。面材１５は、地震時に後述の制震部材１７が取り付けられる間柱２２との間の相対変位が制震部材１７にそのまま伝わるように、面材２２側の側面が間柱２２の側面に接触せず、間柱２２との間に隙間２６を有することが好ましい。隙間２６の幅は５〜３０ｍｍであることが好ましく、１０〜２０ｍｍであることがより好ましい。

なお、面材１５の柱１１側の側面は柱１１の側面に接触していてもよく、また、柱１１との間に隙間を有していてもよい。また、面材１５の長さは梁１２と土台１３との間の間隔よりも短くてもよく、その場合、面材１５の上方の梁１２との間に、或いは、面材１５の下方の土台１３との間に、間柱２２で仕切られた一対の配管配線用開口２５を構成することができる。配管配線用開口２５には、配管や配線を通すことができ、制震構造１０を構成しつつも施工の合理化を図ることができる。特に、リフォームにより本実施形態に係る制震構造１０を構成する場合には、床や天井を解体する必要がなく、壁を剥がすだけで施工することができるので、低コストであり、また、工事期間も短くて済む。配管配線用開口２５の上下幅は１０００ｍｍ以下であることが好ましく、１００〜６００ｍｍであることがより好ましい。

面材１５は、壁を構成したときに耐力要素となる程度の高い剪断剛性・強度を有する材料で形成されている。かかる面材１５としては、例えば、合板材料、ＯＳＢ、ＭＤＦなどの木質材料で形成された板材；火山性ガラス質複層板；石膏ボード；珪酸カルシウム板；鋼板、アルミニウム、ステンレスなどの金属材料で形成された板材；ＡＢＳ、アクリル樹脂などのプラスチックで形成された板材等が挙げられる。面材１５は、例えば、長さが９００〜３０００ｍｍ、幅が５００〜２０００ｍｍ、及び厚さが６〜３０ｍｍである。建物が地震や風圧によって大きな水平力を受けたとき、この面材１５の持つ剪断剛性が主要な抵抗要素として作用する。

面材１５は、柱１１側の側辺部に沿って間隔をおいて前面側から釘、ビス、ボルト、ラグスクリュー等の剛性を有する固定具２１により柱側受材２３に固定されている。また、面材１５は、間柱２２側の側辺部に沿って間隔をおいて前面側から釘、ビス、ピンネイル等の剛性を有する固定具２１により添柱２７に固定されている。固定具２１は、面材１５と柱側受材２３との間の相対的な滑りや固定具２１の引き抜けを抑制するように、数、形状、材質が設定されていることが好ましい。なお、面材１５と柱側受材２３及び／又は面材１５と添柱２７とは接着剤で接着されていてもよい。

面材１５の裏面側には、間柱２２側の側辺部に沿って細長い面材側受材１６が設けられている。面材側受材１６は、例えば、木材、合板やＬＶＬ等の木質材、軽量鉄骨等で構成されている。面材側受材１６は、例えば、長さが９００〜３０００ｍｍ、幅が４０〜１００ｍｍ、及び厚さが２０〜１００ｍｍである。面材側受材１６は、面材１５の前面側から打ち付けられた釘、ビス、ボルト、ラグスクリュー等の固定具ｎによって面材１５に固定されている。固定具ｎは、面材１５と面材側受材１６との間の相対的な滑りや固定具ｎの引き抜けを抑制するように、数、形状、材質が設定されていることが好ましい。なお、面材１５と面材側受材１６とは接着剤で接着されていてもよい。また、面材側受材１６の断面が小さい木材の場合には、固定具ｎによる割れが生じるのを防ぐため、接合具先端に切り込みを入れたり、或いは、面材側受材１６に先穴をあけておくことが好ましい。

間柱２２と面材１５との間には、制震部材１７が介設されている。制震部材１７は、図１では上下に一対設けられているが、十分な制震性能を確保できる限りにおいて図６に示すように中央に一つだけ設けられていてもよい。

図７（ａ）〜（ｄ）は制震部材１７を示す。

この制震部材１７は、シート状の粘弾性ダンパー１８とそれを挟むように設けられた軸材取付部１９及び面材取付部２０とを有する。

粘弾性ダンパー１８は、減衰性を有する、特に０．１〜１０Ｈｚ周波数域において減衰性を有するゴム組成物で形成されていることが好ましい。粘弾性ダンパー１８を構成するゴム組成物は、５〜３０℃の温度範囲において、損失係数（ｔａｎδ）が０．４以上で且つ貯蔵弾性率が１．０×１０^５Ｐａ以上であることが好ましい。粘弾性ダンパー１８は、使用部位にも依るが、例えば、縦が３０〜５００ｍｍ、横が３０〜５００ｍｍ、及び厚さが３〜３０ｍｍである。

粘弾性ダンパー１８は、基材ゴム及び添加剤を例えばバンバリーミキサー等の密閉式混練機に投入して混練することにより未架橋のゴム組成物を作製し、それを例えばローラーヘッド押出機等を用いて押出成形し、さらに所定形状になるようにカットした後、それを所定の金型にセットして加熱及び加圧して加硫成形することにより製造される。

基材ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン共重合ゴム（ＥＰＭ）、アクリロニトリル・ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられる。基材ゴムは、単一種で構成されていてもよく、また、複数種がブレンドされて構成されていてもよい。

添加剤としては、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、補強材、充填材、軟化剤、可塑剤、粘着性付与剤等が挙げられる。

軸材取付部１９は、鋼板、アルミニウム板、ステンレス板などの金属材料やＡＢＳ樹脂板、アクリル樹脂板などの樹脂材料、木質材料、火山性ガラス質複層板などの無機質材料等の剛性を有する材料により、軸材取付片１９ａとダンパー取付片１９ｂとを有する断面Ｌ字状に形成されている（好ましくは厚さ５ｍｍ以上）。軸材取付片１９ａには複数の取付孔が形成されている（図７では６個）。ダンパー取付片１９ｂは、エポキシ系接着剤やウレタン系接着剤などにより、或いは、加硫接着により粘弾性ダンパー１８に接着している。

面材取付部２０は、金属材料等の剛性を有する材料により、一対の板状の面材取付片２０ａとそれらを連結する連結片２０ｂとを有する断面コの字状に形成されている。各面材取付片２０ａには複数の取付孔が形成されている（図７では各３個）。連結片２０ｂは、エポキシ系接着剤やウレタン系接着剤などにより、或いは、加硫接着により粘弾性ダンパー１８に接着している。

制震部材１７は、図４に示すように、軸材取付部１９の軸材取付片１９ａが間柱２２の面材１５に直交する側面に設けられた添柱２７に当接し、軸材取付片１９ａに形成された取付孔にビス等の取付具ｂが通されて添柱２７に固定され、それによって添柱２７を介して間柱２２に取り付けられている。制震部材１７は、取付具ｂが間柱２２にまで達しずに添柱２７のみに取り付けられた構造であってもよく、また、取付具ｂが間柱２２にまで達して添柱２７及び間柱２２の両方に取り付けられ構造であってもよい。また、制震部材１７が間柱２２の両側に設けられる場合には、一対の制震部材１７は、図８に示すように、一方の添柱２７、間柱２２、及び他方の添柱２７を貫通するように取付具としてボルトＢが設けられ、一方の制震部材１７の軸材取付部１９の軸材取付片１９ａがボルト頭に係合すると共に、他方の制震部材１７の軸材取付部１９の軸材取付片１９ａがナットＮに係合することにより取り付けられていてもよい。このような構成によれば、地震時による変形が最も大きくて相互の滑りが生じ易い間柱２２と添柱２７との間が一体化されることとなり、そのため地震による変形を制震部材１７に有効に伝えることができる。

制震部材１７は、図４に示すように、面材取付部２０が面材１５の裏面の面材側受材１６に嵌合し、面材取付片２０ａに形成された取付孔に取付具ｂが通されて面材側受材１６に固定され、それによって面材側受材１６を介して面材１５に取り付けられている。従って、シート状の粘弾性ダンパー１８は、面材１５に平行に設けられている。

以上のような構成の本実施形態に係る制震構造１０は、図９に示すような面材１５の裏面側に面材側受材１６を設けると共にその面材側受材１６に制震部材１７を取り付けた制震パネル部品２４を予め準備しておき、柱１１に柱側受材２３及び間柱２２に添柱２７をそれぞれ固定した後、制震パネル部品２４を柱１１、梁１２、土台１３、及び間柱２２で囲われた開口に対応するように設けると共に制震部材１７を添柱２７に取り付け、最後に面材１５の表側から固定具２１を柱側受材２３及び間柱２２に打ち付けることにより構成することができる。このような制震パネル部品２４を用いることにより、施工現場では添柱２７への制震部材１７の取付作業及び固定具ｂの打ち付け作業だけでよく、施工も容易であって工事期間も短くて済む。このような制震パネル部品２４を用いた施工は、特に、リフォームにおいて好適である。

以上の通り、本実施形態に係る制震構造１０は、矩形枠体１４における柱１１、梁１２、土台１３、及び間柱２２で囲まれる開口に対応して面材１５が設けられ、面材１５が間柱２２に制震部材１７を介して取り付けられ且つ柱１１に固定されているので、間柱２２を制震構造１０の一部に取り入れることにより、間柱２２を設けた状態のシアリング型の制震構造１０を構成している。

そして、本実施形態に係る制震構造１０によれば、面材１５が剛性を有する固定具２１で柱側受材２３及び添柱２７に固定されており、揺れに対する初期剛性が高いので、面材１５に平行な面内で水平力が作用すると、小さい地震で揺れが小さい場合には、高い初期剛性により優れた制震性能を得ることができる一方、大きい地震で揺れが大きい場合には、固定具２１が塑性変形するものの制震部材１７によるエネルギー吸収により優れた制震性能を得ることができる。つまり、揺れの大小に関係なく、優れた制震性能を得ることができる。

また、例えば、従来のシアリング型の制震構造では、図１０（ａ）に示すように、フレームＦ間が制震部材１７’で連結されているだけなので、地震時に変形するとフレームＦの柱１１’への接合部に大きな負荷がかかり、また、フレームＦには捻り力に抵抗するため鋼板のような高剛性の材料を適用することが要求される。しかしながら、本実施形態に係る制震構造１０によれば、図１０（ｂ）に示すように、フレームを兼ねる一方の面材１５が間柱２２を介して他方の面材１５に結合する構造であるので、地震時における面材１５の柱１１への接合部にかかる負荷が従来のシアリング型の制震構造よりも小さく、また、間柱２２による捻り規制が作用するので、フレームを構成する面材１５に木質ボードのような多少剛性の低い材料を適用することもできる。さらに、本実施形態に係る制震構造１０によれば、従来のシアリング型の制震構造よりも優れた制震性能を得ることができる。

なお、本実施形態では、面材１５が添柱２７に釘等の固定具２１により固定された構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、図１１に示すように、面材固定部材２８により固定された構成であってもよい。具体的には、面材固定部材２８は、鋼板、アルミニウム板、ステンレス板などの金属材料やＡＢＳ樹脂板、アクリル樹脂板などの樹脂材料、木質材料、火山性ガラス質複層板などの無機質材料等の剛性を有する材料により、面材係合片２８ａと連結片２８ｂと添柱取付片２８ｃとを有する断面クランク形状に形成されている。面材固定部材２８は、面材係合片２８ａが面材１５の前面に、また、連結片２８ｂが面材１５の側面にそれぞれ沿い、さらに、添柱取付片２８ｃが添柱２７に当接するように設けられ、そして、添柱取付片２８ｃの前面側から釘等の固定具ｎが打ち付けられ、面材１５を添柱２７側に押圧すると共に係合固定している。このような構成によれば、面材固定部材２８により面材１５の面外への回転が規制され、そのため制震部材１７に地震時の変形を伝えやすく、また、制震構造１０の剛性を高めることなく制震部材１７によるエネルギー吸収能を高めることができる。つまり、面材１５を釘留めせずに制震部材１７のみで接合することで、面材１５が比較的自由に動くことができるため理論上は制震部材１７により大きな変形を生じさせることができ、それによりエネルギー吸収率を向上させることができる。

また、本実施形態では、面材１５が柱側受材２３を介して柱１１に固定され且つ制震部材１７及び添柱２７を介して間柱２２に取り付けられた構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、図１２に示すように、逆に、面材１５が添柱２７を介して間柱２２に固定され且つ制震部材１７及び柱側受材２３を介して柱１１に取り付けられた構成であってもよく、本実施形態と同様の制震性能を得ることができる。

本発明は制震構造及びそれに用いる制震パネル部品について有用である。

１０ 制震構造
１１ 柱
１２ 梁（横軸材）
１３ 土台（横軸材）
１４ 矩形枠体
１５ 面材
１６ 面材側受材
１７ 制震部材
１８ 粘弾性ダンパー
１９ 軸材取付部
２０ 面材取付部
２１ 釘
２２ 間柱
２３ 柱側受材
２４ 制震パネル部品
２５ 配管配線用開口
２６ 隙間
２７ 添柱
２８ 面材固定部材

Claims (2)

1. 一対の柱及び一対の横軸材により構成された矩形枠体と、
   上記矩形枠体における上記一対の柱の中間に上記一対の横軸材間を繋ぐように設けられた間柱と、
   上記矩形枠体における上記一対の柱の一方と上記一対の横軸材と上記間柱とで囲まれる開口に対応して設けられた面材と、
   を備えた制震構造であって、
   上記面材は、上記一方の柱及び上記間柱のうち、一方に制震部材を介して取り付けられ且つ他方に固定されていることを特徴とする制震構造。
2. 請求項１に記載された制震構造に用いる制震パネル部品であって、
   面材の一方の側部に制震部材が設けられたことを特徴とする制震パネル部品。

Images