JP2021123977A - 制振装置および制振構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 狭小スペースにも配置できるようにする。【解決手段】 構造物の上梁２と、下梁３と、上梁２と下梁３に離間して固定された一対の柱４，５と、一対の柱４，５の間に固定される間柱６から形成される垂直な壁面状空間に設けられる制振装置１１であって、一対の柱４，５のいずれか一方の柱となる右柱５に設けられた柱ブラケット１２と、右柱５と間柱６との間で上梁２と下梁３のいずれか一方の梁となる下梁３に設けられた梁ブラケット１３と、柱ブラケット１２と梁ブラケット１３とを連結し、下梁３に対して垂直に配置される緩衝器１４とを備えている。【選択図】 図１

Description

本開示は、構造物の振動を抑制する制振装置および制振構造体に関する。

一般に、住宅の一部をなす壁面等の構造物は、上梁と、下梁と、上梁と下梁に離間して固定された一対の柱と、一対の柱の間に固定される間柱から形成されている。また、上梁、下梁、各柱および間柱は、垂直な壁面状空間を形成している。制振装置は、構造物に作用する揺れ（振動）、即ち、梁と柱とを歪ませようとする負荷を吸収する。制振装置は、梁と柱との間で減衰力を発生する緩衝器を備えている。

ここで、制振装置は、一の柱に設けられた柱ブラケットと、一の梁に設けられた梁ブラケットと、柱ブラケットと梁ブラケットとを連結した緩衝器とにより構成されている。また、これらの各ブラケットおよび緩衝器は、柱と間柱との間に収容されている（特許文献１）。

特開２０１５−１７４８８号公報

ところで、各柱間に設けられる間柱は、壁板を固定する釘やねじが取付けられる。このために、各柱と間柱とは、安定して壁板を固定できるように、近い位置に配置されている。従って、柱と間柱との間に形成される壁面状空間は、狭小スペースとなっている。これにより、柱と間柱との間の壁面状空間には、制振装置を配置することが困難になるという問題がある。

本発明の一実施形態の目的は、狭小スペースにも配置できるようにした制振装置および制振構造体を提供することにある。

本発明の一実施形態は、構造物の上梁と、下梁と、前記上梁と前記下梁に離間して固定された一対の柱と、前記一対の柱の間に固定される間柱から形成される垂直な壁面状空間に設けられる制振装置であって、前記一対の柱のいずれか一方の柱に設けられた柱ブラケットと、前記一方の柱と前記間柱との間で前記上梁と前記下梁のいずれか一方の梁に設けられた梁ブラケットと、前記柱ブラケットと前記梁ブラケットとを連結し、前記一方の梁に対して垂直に配置される緩衝器と、を備えていることを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、狭小スペースにも配置することができる。

本発明の第１の実施形態による制振装置を備えた制振構造体を示す前面図である。 図１中の制振構造体の一部を拡大して示す前面図である。 本発明の第２の実施形態による制振構造体の一部を図２と同様位置から見た前面図である。

以下、本発明の実施形態に係る制振装置を備えた制振構造体を、住宅の壁面等の構造物に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

図１および図２は、本発明の第１の実施形態を示している。図１において、制振構造体１は、１個の制振装置１１を備えている。また、制振構造体１は、構造物として、上梁２と、下梁３と、上梁２と下梁３に離間して固定された一対の柱、即ち、左柱４、右柱５と、左柱４、右柱５の間に固定される間柱６とを備えている。そして、制振構造体１は、上梁２、下梁３、左柱４、右柱５および間柱６に囲まれた垂直な壁面状空間を有し、この壁面状空間（狭小スペース７）に１個の制振装置１１が配置されている。ここで、上梁２、下梁３は、水平方向に延びた構造材の総称として記載したもので、水平方向に延びる桁、胴差し、土台等を含むものである。なお、一対の柱として左柱４と右柱５を例示したが、左柱４と間柱６または右柱５と間柱６を一対の柱として用いることもできる。

上梁２は、例えば、天井板（図示せず）を支持するように横方向（水平）に延びて設けられたり、天井板を支持する縁や野縁等の支持部材（図示せず）を支持するように横方向（水平）に延びて設けられたりしている。また、下梁３は、基礎（図示せず）に固定されるもので、上梁２と平行となるように、横方向（水平）に延びて設けられている。一方、左柱４は、上梁２と下梁３に対して垂直に延び、その上端部が上梁２に固定され、下端部が下梁３に固定されている。右柱５は、左柱４に対し右側に離間した位置で上梁２と下梁３に対して垂直に延び、その上端部が上梁２に固定され、下端部が下梁３に固定されている。

間柱６は、左柱４と右柱５との間に位置し、上梁２と下梁３に対して垂直に延びている。間柱６は、その上端部が上梁２に固定され、下端部が下梁３に固定されている。ここで、間柱６は、壁板（図示せず）を固定する場合に、釘やねじが取付けられる。このため、間柱６は、各柱４，５ほどの強度を必要としないため、左柱４、右柱５よりも細い材料が用いられている。また、間柱６は、壁板を安定して固定できるように、左柱４、右柱５に近い位置に配置されている。

これにより、制振構造体１は、上梁２、下梁３、左柱４、右柱５に囲まれた垂直な壁面状空間を有している。この壁面状空間は、間柱６によって分割されて狭く、例えば半分以下の狭小スペース７に分割されている。このような狭小スペース７には、後述する制振装置１１が配設されている。

図２に示すように、制振装置１１は、制振構造体１の狭小スペース７に配設されている。この制振装置１１は、例えば新築または既に建設されている木造建築物、軽量鉄骨住宅等の壁面に取付けられる。制振装置１１は、後述の柱ブラケット１２と梁ブラケット１３と緩衝器１４とにより構成されている。

柱ブラケット１２は、一対の柱となる左柱４と右柱５のいずれか一方の柱、本実施形態では、右柱５に設けられている。柱ブラケット１２は、右柱５の下側寄りに位置して左面５Ａに取付けられている。柱ブラケット１２は、ねじ部材を用いて左面５Ａに取付けられた平板状の取付板１２Ａと、取付板１２Ａから間柱６に向けて垂直に延びた三角形状のブラケット本体１２Ｂと、取付板１２Ａとブラケット本体１２Ｂとの間に設けられた補強用リブ１２Ｃとにより構成されている。なお、柱ブラケット１２は、左柱４、右柱５以外にも、間柱６に取付けることができる。

ブラケット本体１２Ｂの先端部には、後述する緩衝器１４のシリンダ側取付部１４Ｃが下梁３の長さ方向（図面の左，右方向）に回動可能に取付けられている。また、補強用リブ１２Ｃは、例えば、三角形状の板体を溶接手段等によって取付板１２Ａとブラケット本体１２Ｂとに固着して形成されている。この補強用リブ１２Ｃは、例えば、ブラケット本体１２Ｂの表裏に２個ずつ合計４個設けられている。なお、補強用リブ１２Ｃは、１〜３個または５個以上設けることもできる。また、補強用リブ１２Ｃは、ダンパー減衰力が小さい場合は、必ずしも必要ではない。さらに、補強用リブ１２Ｃは、塑性加工（プレス加工等）、鋳造加工を利用して形成することもできる。

ここで、柱ブラケット１２は、取付板１２Ａが取付けられている右柱５の左面５Ａから緩衝器１４のシリンダ側取付部１４Ｃが取付けられているブラケット本体１２Ｂの先端部、即ち、回動中心Ｏまでの長さが寸法Ｌに設定されている。この長さＬは、下梁３に対して右柱５が矢示Ａ方向、矢示Ｂ方向に揺れたときに、ブラケット本体１２Ｂの先端部（回動中心Ｏ）が矢示ａ方向、矢示ｂ方向に大きく移動する（振れる）ように、十分に大きな値に設定されている。これにより、柱ブラケット１２は、緩衝器１４を大きなストロークで伸長、縮小させることができる。

梁ブラケット１３は、一方の柱となる右柱５と間柱６との間で、上梁２と下梁３のいずれか一方の梁、本実施形態では、下梁３に設けられている。梁ブラケット１３は、柱ブラケット１２を形成するブラケット本体１２Ｂの先端部（回動中心Ｏ）の直下に位置して下梁３の上面３Ａに取付けられている。梁ブラケット１３は、柱ブラケット１２と同様に、取付板１３Ａ、ブラケット本体１３Ｂおよび補強用リブ１３Ｃとにより構成されている。ブラケット本体１３Ｂの先端部には、後述する緩衝器１４のピストンロッド１４Ｂのロッド側取付部１４Ｄが下梁３の長さ方向に回動可能に取付けられている。なお、梁ブラケット１３は、ブラケット本体１３Ｂの長さ寸法を短く（シリンダ側取付部１４Ｃの取付位置を低く）することもできる。

柱ブラケット１２と梁ブラケット１３とは、柱ブラケット１２の先端部の直下に梁ブラケット１３の先端部を配置したことで、柱ブラケット１２と梁ブラケット１３とに取付けられる緩衝器１４を通常状態（初期位置）で垂直に配置することができる。

緩衝器１４は、柱ブラケット１２と梁ブラケット１３とを連結している。この上で、緩衝器１４は、一方の梁となる下梁３に対して垂直に配置されている。本実施形態で述べている緩衝器１４の垂直とは、各種公差による僅かな傾きを含むもので、例えば、５度程度の傾きまでを含んでいる。

緩衝器１４は、例えば、上側に位置して作動油が充填されたシリンダ１４Ａと、シリンダ１４Ａ内を摺動するピストン（図示せず）と、ピストンに結合された状態でシリンダ１４Ａから下側に突出したピストンロッド１４Ｂとを有している。緩衝器１４は、シリンダ１４Ａが上側に位置し、ピストンロッド１４Ｂが下側に位置する倒立姿勢で配置されている。シリンダ１４Ａの上端部は、シリンダ側取付部１４Ｃを介して柱ブラケット１２のブラケット本体１２Ｂの先端部に回動可能に取付けられている。一方、ピストンロッド１４Ｂの下端部は、ロッド側取付部１４Ｄを介して梁ブラケット１３のブラケット本体１３Ｂの先端部に回動可能に取付けられている。なお、緩衝器１４は、シリンダ１４Ａを下側に配置し、ピストンロッド１４Ｂを上側に配置した正立姿勢とすることもできる。

ここで、緩衝器１４は、一方の梁となる下梁３に対して垂直に配置されている。この緩衝器１４の垂直配置は、前述したように各種公差による僅かな傾きを含むもので、例えば、５度程度の傾きまでを含んでいる。垂直に配置された緩衝器１４は、右柱５と間柱６とが接近していることで横方向に狭幅な狭小スペース７にも配設することができる。

そして、緩衝器１４は、下梁３に対して右柱５が矢示Ａ方向、矢示Ｂ方向に揺れ、ブラケット本体１２Ｂの先端部が矢示ａ方向、矢示ｂ方向に移動すると、矢示ａ方向、矢示ｂ方向の移動に合わせてピストンロッド１４Ｂを伸長、縮小する。これにより、緩衝器１４は、ピストンに設けた減衰バルブ（図示せず）によって減衰させて振動エネルギを吸収する。

本実施形態による制振装置１１は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

地震により制振構造体１に水平方向の振動が入力された場合には、上梁２および下梁３を介して左柱４と右柱５との間で水平方向の相対変位（歪）が生じる。左柱４と右柱５との間で生じた相対変位は、下梁３に対する各柱４，５の揺れとなる。具体的には、下梁３に対して右柱５が矢示Ａ方向に揺れると、柱ブラケット１２のブラケット本体１２Ｂの先端部が矢示ａ方向に移動（回動）する。これにより、緩衝器１４は、ピストンロッド１４Ｂを伸長させ、ピストンの減衰バルブによって減衰力を発生する。一方、下梁３に対して右柱５が矢示Ｂ方向に揺れると、柱ブラケット１２のブラケット本体１２Ｂの先端部が矢示ｂ方向に移動（回動）する。これにより、制振構造体１は、制振装置１１に設けた緩衝器１４によって振動エネルギを吸収する。

ところで、制振構造体１は、上梁２、下梁３、左柱４、右柱５に囲まれた垂直な壁面状空間を、間柱６によって分割することで狭小スペース７を形成している。この狭小スペース７は、横方向（左，右方向）に狭幅であるから、狭小スペース７に緩衝器を横向きや斜め向きに配置する場合には、間柱６の一部を加工する（欠損させる）必要がある。しかし、住宅の準耐火構造を適用させるためには、間柱６の欠損（部分欠損を含む）は認められていない。

然るに、本実施形態によれば、一対の柱４，５のいずれか一方の柱となる右柱５に設けられた柱ブラケット１２と、右柱５と間柱６との間で上梁２と下梁３のいずれか一方の梁となる下梁３に設けられた梁ブラケット１３と、柱ブラケット１２と梁ブラケット１３とを連結し、下梁３に対して垂直に配置される緩衝器１４とを備えている。

これにより、垂直に配置された緩衝器１４は、間柱６を加工して欠損させることなく、狭小スペース７に配設することができる。この結果、準耐火構造の適用を受ける住宅の壁面として制振構造体１を使用することができる。

次に、図３は本発明の第２の実施形態を示している。本実施形態の特徴は、制振装置が複数個配置されていることにある。なお、第２の実施形態では、前述した第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図３において、第２の実施形態による制振構造体２１は、前述した上梁２、下梁３、左柱４、右柱５、間柱６および左，右の狭小スペース７と、後述する第１の制振装置２２、第２の制振装置２６とにより構成されている。

第１の制振装置２２は、制振構造体２１の右側の狭小スペース７に配設されている。この第１の制振装置２２は、第１の実施形態による制振装置１１と同様に、右柱５に設けられた柱ブラケット２３と、下梁３に設けられた梁ブラケット２４と、柱ブラケット２３と梁ブラケット２４とを連結して垂直に配置された緩衝器２５とにより構成されている。

また、第２の制振装置２６は、制振構造体２１の左側の狭小スペース７に配設されている。この第２の制振装置２６は、第１の制振装置２２と間柱６を挟んで対称構造となるように形成されている。第２の制振装置２６は、左柱４に設けられた柱ブラケット２７と、下梁３に設けられた梁ブラケット２８と、柱ブラケット２７と梁ブラケット２８とを連結して垂直に配置された緩衝器２９とにより構成されている。

かくして、このように構成された第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第２の実施形態によれば、第１の制振装置２２と第２の制振装置２６とを配置しているから、制振構造体２１は、大きな減衰力（第１の実施形態で発生する減衰力の２倍程度）を発生することができ、制振性能を向上することができる。

なお、第２の実施形態では、右柱５と下梁３との間に第１の制振装置２２を設け、左柱４と下梁３との間に第２の制振装置２６を設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、右柱５と上梁２との間に制振装置を設ける構成としてもよく、左柱４と上梁２との間に制振装置を設ける構成としてもよい。また、制振構造体に３個以上の制振装置を備える構成としてもよい。

以上、説明した実施形態に基づく制振装置および制振構造体として、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。

第１の態様としては、構造物の上梁と、下梁と、前記上梁と前記下梁に離間して固定された一対の柱と、前記一対の柱の間に固定される間柱から形成される垂直な壁面状空間に設けられる制振装置であって、前記一対の柱のいずれか一方の柱に設けられた柱ブラケットと、前記一方の柱と前記間柱との間で前記上梁と前記下梁のいずれか一方の梁に設けられた梁ブラケットと、前記柱ブラケットと前記梁ブラケットとを連結し、前記一方の梁に対して垂直に配置される緩衝器と、を備えていることを特徴としている。

第２の態様の制振構造体は、第１の態様による前記制振装置が複数個配置されている。

１，２１ 制振構造体
２ 上梁
３ 下梁
４ 左柱
５ 右柱
６ 間柱
７ 狭小スペース（壁面状空間）
１１ 制振装置
１２，２３，２７ 柱ブラケット
１３，２４，２８ 梁ブラケット
１４，２５，２９ 緩衝器
２２ 第１の制振装置（制振装置）
２６ 第２の制振装置（制振装置）

Claims (2)

1. 構造物の上梁と、下梁と、前記上梁と前記下梁に離間して固定された一対の柱と、前記一対の柱の間に固定される間柱から形成される垂直な壁面状空間に設けられる制振装置であって、
   前記一対の柱のいずれか一方の柱に設けられた柱ブラケットと、
   前記一方の柱と前記間柱との間で前記上梁と前記下梁のいずれか一方の梁に設けられた梁ブラケットと、
   前記柱ブラケットと前記梁ブラケットとを連結し、前記一方の梁に対して垂直に配置される緩衝器と、
   を備えていることを特徴とする制振装置。
2. 請求項１に記載の前記制振装置が複数個配置されている制振構造体。

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