JP3838160B2

JP3838160B2 - 制震装置

Info

Publication number: JP3838160B2
Application number: JP2002163638A
Authority: JP
Inventors: 洋志安藤
Original assignee: Sanwa Shutter Corp
Current assignee: Sanwa Shutter Corp
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: JP2004011191A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物構造物の架構に設置する制震装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
粘弾性体を用いた制震装置は剛性と減衰性能を有するが、従来の粘弾性体を用いた制震装置では、発生するせん断力により梁・柱に過大な反力が発生する。特に、住宅用の制震装置においてはビルと異なり、周辺架構の強度が小さいため、周辺架構の補強や土台と基礎の締結部に補強が必要となったり、梁や柱の遊び変形でダンパーの減衰効果が低下してしまう等の問題があった。
【０００３】
一方、架構の空間部へ簡単に構築することができる制震構造が特開２００１−３４９０９１に開示されている。このものは、架構と制震壁の対向面間にゴム球等の介在させるものであり、制震壁はその端面（側部）を介してゴム球等と当接しており、制震壁の端面に強度が必要とされるので、相当の板厚が必要となる。また、このものでは、制震壁による減衰力の調整は難しい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記不具合を解決するために創案されたものであって、強度が小さい周辺架構に対しても良好に設置できる制震装置を提供することを目的とするものである。本発明の他の目的は、減衰力の調整が幅広い範囲で可能であり、板体等の剛体の端部に特別な強度を必要としない制震装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成するために本発明が採用して技術手段は、縦材と横材とから構成された架構と、該架構で区画された部位に設けた板状の剛体とを有し、該剛体は面部と側部とを有し、該剛体を該剛体の面部を介して粘弾性体ユニット７によって該架構に支持させてなる制震装置であって、粘弾性体ユニット７は、表面に係合片１１，１１が形成された板片９と、表面に係合片１２，１２が形成された板片１０と、板片９，１０間に挟持された粘弾性体８と、からなり、架構にはフレーム５が、剛体にはフレーム６がそれぞれ装着されており、フレーム５には板片９に形成された係合片１１，１１に係合する係合片１３，１３が形成されており、フレーム６には板片１０に形成された係合片１２，１２に係合する係合片１４，１４が形成されており、粘弾性体ユニット７とフレーム５とは係合片１１，１１と係合片１３，１３とを介して係合されており、粘弾性体ユニット７とフレーム６とは係合片１２，１２と係合片１４，１４とを介して係合されており、係合片１１，１１と係合片１３，１３、係合片１２，１２と係合片１４，１４との係合状態において、係合片１１と係合片１３との間に形成される空間、係合片１２と係合片１４との間に形成される空間、に嵌合材１５を嵌入することで係合片１１，１１と係合片１３，１３、係合片１２，１２と係合片１４，１４の係脱方向の移動を規制してなる、制震装置。
【０００６】
好ましくは、該剛体の下方には剛体の自重を負担する支承体を設けてあり、該支承体は、該剛体が回転あるいは／および面内方向に水平移動可能な状態で該剛体を支持している。
【０００７】
他の態様では、粘弾性体ユニット７は、二枚の板片９，１０と、板片９，１０間に挟持された粘弾性体８と、からなり、該架構にはフレーム５が、剛体にはフレーム６がそれぞれ装着されていると共に、板片１０とフレーム６とが同一部材から構成されている。
【０００８】
他の好ましい態様では、架構側のフレームは、該剛体の一方の面部に対向して延出する片と、該剛体の他方の面に対向して延出する片とを有し、一方の片を介して該粘弾性体によって該剛体に接続されており、他方の片が、該剛体がその面に直交する方向に移動することを規制する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１左図、図１右図は、本発明に係る制震装置を架構に設置した状態を示す正面図であり、図４は、図１左図の制震装置を拡大して示す図である。建物構造物の軸組架構は、左右の柱１の上下端部を夫々上下の梁２に継ぐことで四周状に組むことで構成されている。左右の柱１間には、梁２に平行に延出する一つあるいは二つの横材２０が設けてある。図１左図のものでは、左右の柱１と上方の梁２と横材２０とで構成される四周状の軸組に方形状の板材３（例えば合板）が粘弾性体を介して取り付けられている。図１右図のものでは、左右の柱１と上下の横材２０との四辺で構成される四辺の軸組に、剛体としての方形状の板材３が粘弾性体を介して取り付けられている。図示されていないが、左右の柱と上下の梁とから四辺を構成して、板材を粘弾性体を介して取り付けるものであってもよい。さらに、図示のような建物構造物の鉛直構面のみならず、床面等の水平構面を形成する架構に対して粘弾性体を介して板材を支持させるものであってもよい。本明細書で用いる縦材という言葉は、必ずしも空間的に上下に延出する部材のみを意味するものではなく、水平面内を延出する部材（床面や天井面の架構を構成する部材）をも含むものである。すなわち、図示のものでは、本発明を建物構造物の壁体の架構に適用した場合を示したが、本発明は、床面や天井面を構成する架構に適用することもできる。
【００１０】
板材３は方形状の面材であり、面部を形成する見付面３０，３２および側部を形成する見込面３１とを有する。図示のものでは、板材３の中央部位には開口３３が形成されている。板材３に開口３３を設けたことで、図４（ｂ）に示すように、板材３の表裏に仕上げ壁１９を取り付ける間柱１００を設置し、表裏の間柱１００を連結部材１０１を介して連結して強度補強を行なうことができる。また、板材に開口３３を設けることにより、制震装置自体の重量を低減することができ、施工性および建物の積載荷重を低減出来る。さらに、開口３３を手掛けとして使用することもできる。
【００１１】
板材３が設けられる四周状の架構を形成する左右の縦材（柱１）、上下の横材（梁２ないし横材２０）の夫々の対向面には、縦材、横材の長さ方向に延出する取付ベース材４が持ち出し状に釘によって固着されている。取付ベース材４は、板材３が設けられる四周状の架構の内側に四周状に取り付けられる。取付ベース材４には架構フレーム５が固着される。
【００１２】
架構フレーム５は、取付ベース材４および取付ベース材４が固着される縦材あるいは横材に沿って延出する長尺状の枠体である。架構フレーム５は、断面視において、板材３の面部（見付面）に平行に延出する第一片５０と、第一片５０の基端側に余長部を設けるようにして第一片５０の中途部位から、第一片５０に直交して延出する第二片５１と、第二片５１の先端から板材３の面部に平行して延出する第三片５２とから一体的に形成されている。架構フレーム５は、第一片５０の基端側の余長部を介して取付ベース材４の側部にボルト２００によって固着されている。第一片５０と第二片５１と第三片５２とで断面視略コ字状の部位を形成しており、板材３の側部を受け入れるようになっている。第一片５０の先端は第三片５２の先端よりも延出しており、粘弾性体が装着されるようになっている。
【００１３】
板材３の周縁部位には、板材３の側部を被覆するようにして板材フレーム６が固着されている。板材フレーム６は、板材３の見付面３０に沿って平行に延出する長尺状の第一片６０と、第一片６０に対して直交して板材の見込面３１に沿って平行に延出する第二片６１と、第二片６１の延出端から板材３の見付面３２に沿って延出する短尺状の第三片６２とを有している。板材フレーム６は、長尺状の第一片６０を介してボルト２０１によって板材３に固定される。第三片６２と板材３の見付面３２との間には隙間が形成されており、第三片６２の先端には見付面３２側に小突起６３が突成されている。また、第三片６２の基端には小突起６３とは反対側に小突起６４が突成されている。
【００１４】
架構フレーム５の第一片５０と第二片５１と第三片５２とで形成した断面視コ字状部位の空間に、板材フレーム６が固定された板材３の側部を受け入れるようになっている。そして、対向する架構フレーム５の第一片５０と板材フレーム６の第一片６０との間に粘弾性体を介在させ、板材３を粘弾性体を介して架構に支持させるようにしている。粘弾性体は架構が面内方向に変形した際には、面内方向にせん断及び回転変形可能であり、架構を構成する四周の部材は剛体としての板材３と粘弾性体を介して接続されることになる。また、粘弾性体を使用したことにより、微小変形から減衰性能を発揮するため、地震時だけでなく、風揺れにも有効である。
【００１５】
図示のものでは、粘弾性体は粘弾性体ユニット７として構成されている。粘弾性体ユニット７は、粘弾性体８を二枚の板片９，１０で挟持して構成されており、板片９，１０の表面には、断面視Ｌ形状の係合片１１，１２がそれぞれ一体形成されている。図示のものでは、それぞれの係合片１１，１２は三つ形成されているが、係合片の数はこれには限定されない。粘弾性体ユニット７は、長尺状の板片の間に粘弾性体８を挟んでプレス成型した部品を、切断することで形成されるので、製品全体をプレスするような大掛かりな設備は不要となる。粘弾性体をユニットで構成することで、粘弾性体ユニットを工場で製作して出荷することができ、製品性能が安定して確保される。
【００１６】
対向する架構フレーム５の第一片５０と板材フレーム６の第一片６０の夫々の対向面にも、断面視Ｌ形状の係合片１３，１４が夫々形成されている。一方の板材９の表面に形成した係合片１１は架構フレーム５の第一片５０に形成した係合片１３と、他方の板片１０の表面に形成した係合片１２は板材フレーム６の第一片６０に形成した係合片１４と夫々係合するように構成されている。尚、板片１０と板材フレーム６とを一部材から形成し、板材フレーム６の第一片６００が板片１０を兼用するようにして、板材フレーム６と板片９と粘弾性体８とから粘弾性体ユニットを構成してもよい（図１０参照）。
【００１７】
架構フレーム５の第一片５０および板材フレーム６の第一片６０に、粘弾性体ユニット７を係合させることで、板材３は粘弾性体８を介して架構に支持される。粘弾性体ユニット７を介しての板材３と架構の連結について図９に基づいて説明する。図９では架構フレーム５のみを示し、架構自体を構成する部材は省略されている。先ず、板材３の周縁に板材側部を被覆するようにして板材フレーム６をボルト２０１によって固着する（ａ）。次いで、板材フレーム６の第一片６０の係合片１４に、粘弾性体ユニット７の板片１０の係合片１２を係合させる（ｂ）。そして、粘弾性体ユニット７の板片９の係合片１１に、架構フレーム５の第一片５０の係合片１３を係合させる。
【００１８】
粘弾性体ユニット７と架構フレーム５、板材フレーム６の係合状態において、係合片１１と係合片１３との空間、係合片１２と係合片１４との空間に嵌合材１５（図５参照）を嵌入することで、係合片同士の係脱方向の移動を規制している。さらに、係合部位の長さ方向両端部には、キープレート１６が設けてある。キープレート１６には二つの螺子孔が形成されており、キープレート１６を該係合部位の長さ方向端部に位置させて、第一片５０，６０側より螺子２０２を用いて固定されている。キープレート１６によって係合片同士の長さ方向（架構を構成する部材の長さ方向）の移動を規制している。
【００１９】
架構と板材３が粘弾性体ユニット７を介して連結された状態において、架構フレーム５の第三片５２は、板材３に装着した板材フレーム６の第三片６３を被覆するようにして、板材３の面部（見付面３２）にまで延出している。より具体的には、板材フレーム６の第三片６３に形成した小突起６４が架構フレーム５の第三片５２に当接するようになっている。架構フレーム５の第三片５２を、板材３の粘弾性体ユニット７が装着された面部と反対側の面部に対向するように延出することで、外壁施工前に想定される風圧力により粘弾性体に剥離方向に不要な力が作用しないようにしている。さらに、粘弾性体の厚さが、地震時等における振幅等により、粘弾性体が膨らんで、その減衰力が低下することを防止している。
【００２０】
架構と板材３が粘弾性体ユニット７を介して連結された状態において、架構フレーム５の第二片５１と板材フレーム６の第二片６１との間には空間が形成されており、板材３が粘弾性体８を介して板材の面方向に移動できるようになっている。本発明では、粘弾性体８はその厚さ、幅、長さが任意に設定できるため、減衰力の調整は幅広い範囲で可能となる。
【００２１】
板材３の下端は板材の支承体としてのセッティングブロック１７に支持されており、板材３の自重はセッティングブロック１７を介して下方の横材２０に負担させている。こうすることで、板材３の自重を粘弾性体８に負担させないようにしている。セッティングブロック１７は、板材３が回転および面内方向に水平移動可能な状態で板材３を支承している。特に図７に示すように、セッティングブロック１７は、板材３の下端部位において、板材フレーム６の第三片６２と架構フレーム５の第二片５１との間にボルト２０３によって固定されている。さらに、第二片５１の下方への変形を防止するために、片５１ａと取付ベース材４との間の空間には補助セッティングブロック１８が設けてある。また、補助セッティングブロック１８は、施工時に、取付ベース材４へ仮置きすることで、ボルト２００の固定を容易にする役割をも有する。図示のものでは水平方向に間隔を存して配設した二つのセッティングブロック１７が示されているが、板材３が回転および面内方向に水平移動可能な状態でセッティングブロックに支持されるものであれば、セッティングブロックの数や形状、材質は限定されない。
【００２２】
地震時に架構に層間変形が起きると、柱１と梁２あるいは横材２０との仕口は角度を持って変形するが、変形しない剛体としての板材と変形する架構との間に設けた粘弾性体８には、回転若しくはせん断変形が発生し、減衰力を発揮してエネルギーを吸収する。したがって、柱１と梁２、横材２０の仕口の変形が抑えられるため、仕口の破損を可及的に防止できる。また、粘弾性体８の面積、厚さを調整することで、広い範囲で減衰力の調整が可能である。すなわち、この減衰力は粘弾性体の面積／厚さに比例して変化するため、例えば一方の柱の粘弾性体面積を大きくしたり、粘弾性体の厚さを薄くして粘弾性能を高めることにより、回転力を更に大きくしてより大きな減衰力を発揮させることも可能であり、剛体としての板材の面内方向の回転や水平移動の度合いを調整することができる。また、架構を構成する四辺を粘弾性体で支持するので、局部的な力が周辺架構に発生することがなく、また、架構フレーム５を柱１、梁２あるいは横材２０に締結してあり、柱、梁あるいは横材の剛性の増大に寄与しているため、遊び変形も少ない。さらに、周辺架構を構成する四辺の四隅に粘弾性体を配置していないので、制震装置は接合金具等の納まりに影響されない。
【００２３】
図示のものでは、架構の四辺すべてに長尺状の粘弾性体を設けたものを示したが、粘弾性体は必ずしも全ての辺に設けなくてもよい。例えば、粘弾性体を上下の梁２と横材２０のみに設けてもよく、あるいは、左右の柱１のみに設けてもよい。架構を形成する下側の横部材に粘弾性体を設けない場合には、下側の架構フレーム５はセッティングブロック１７，１８を固定するのみに使用され、又は、架構フレーム５を設けないで、セッティングブロック１７，１８を横材２０及び取付ベース材４に直接固定してもよい。また、上下の梁２と横材２０および一方の柱１の三方に粘弾性体を設けるものでもよい。この場合、架構自体を上下の横材と一つの縦材のみから構成することができ、一方の縦材（例えば柱）を不要とすることができる。また、長尺状の粘弾性体を分割して一つの辺に短尺状の粘弾性体を複数設置してもよい。この場合、粘弾性体に合わせて架構フレーム５を分割してもよく、あるいは粘弾性体ユニット７のみを分割して架構フレーム５は１本のまま用いてもよい。後者の場合には、ボルト２００，２０１の負担が軽くなる。また、図示のものでは、上下の梁間２に一つの板材３を粘弾性体８を介して設けたものを示したが、上下の梁間に二つの板材をそれぞれ粘弾性体を介して上下に二つ設けてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、縦材と横材とから構成された架構と、該架構で区画された部位に設けた板状の剛体とを有し、該剛体を該剛体の面部を介して粘弾性体によって該架構に支持させたものであるので、板状の剛体はその面部を介して架構と接続されており、剛体の端面に強度を必要とせず、また、粘弾性体の面積を広い範囲で選択することができるので減衰力の調整が容易である。粘弾性体ユニットは、長尺状の板片の間に粘弾性体を挟んでプレス成型した部品を、切断することで形成することができるので、製品全体をプレスするような大掛かりな設備は不要となる。粘弾性体をユニットで構成することで、粘弾性体ユニットを工場で製作して出荷することができ、製品性能が安定して確保される。
【００２５】
剛体の下方に剛体の自重を負担する支承体を設け、該剛体が面内方向に回転あるいは／および水平移動可能な状態で該剛体を支承するものでは、粘弾性体が剛体の自重を負担しないので、粘弾性体の性能を十分に利用することができる。
【００２７】
架構側のフレームを、該剛体の一方の面部に対向して延出する片と、該剛体の他方の面に対向して延出する片とから形成し、一方の片を介して該粘弾性体によって該剛体に接続し、他方の片が、該剛体がその面に直交する方向に移動することを規制するようにしたものでは、外壁施工前に想定される風圧力により粘弾性体に剥離方向に力が加わったり、また、粘弾性体の厚さが地震時等の振幅等によって膨らんでその減衰力が低下することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】左図、右図は共に、本発明に係る制震装置を架構に設置した状態を示す正面図である。
【図２】図１左図（右図も共通）の水平断面を示す図である。
【図３】図１左図の縦断面を示す図である。
【図４】（ａ）は、図１左図の制震装置を拡大して示す図であり、（ｂ）は、間柱部分の水平断面を示す図である。
【図５】図４（ａ）の水平断面において、架構を形成する柱と剛体としての板材との粘弾性体を介した接続部位を示す図である。
【図６】図４（ａ）において、柱と板材との接続部位の上方部位を示す図である。
【図７】図４（ａ）の縦断面の下方部位において、架構を形成する柱と剛体としての板材との粘弾性体を介した接続部位を示す図である。
【図８】図４（ａ）において、柱と板材との接続部位の下方部位を示す図である。
【図９】粘弾性体ユニットを用いての、板材と柱と架構フレームとの接続工程を示す図である。
【図１０】粘弾性体ユニットの他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１柱
２梁
２０横部材
３板材
５架構フレーム
６板材フレーム
７粘弾性体ユニット
８粘弾性体

Claims

縦材と横材とから構成された架構と、該架構で区画された部位に設けた板状の剛体とを有し、該剛体は面部と側部とを有し、該剛体を該剛体の面部を介して粘弾性体ユニット７によって該架構に支持させてなる制震装置であって、
粘弾性体ユニット７は、表面に係合片１１，１１が形成された板片９と、表面に係合片１２，１２が形成された板片１０と、板片９，１０間に挟持された粘弾性体８と、からなり、
架構にはフレーム５が、剛体にはフレーム６がそれぞれ装着されており、
フレーム５には板片９に形成された係合片１１，１１に係合する係合片１３，１３が形成されており、フレーム６には板片１０に形成された係合片１２，１２に係合する係合片１４，１４が形成されており、
粘弾性体ユニット７とフレーム５とは係合片１１，１１と係合片１３，１３とを介して係合されており、粘弾性体ユニット７とフレーム６とは係合片１２，１２と係合片１４，１４とを介して係合されており、
係合片１１，１１と係合片１３，１３、係合片１２，１２と係合片１４，１４との係合状態において、係合片１１と係合片１３との間に形成される空間、係合片１２と係合片１４との間に形成される空間、に嵌合材１５を嵌入することで係合片１１，１１と係合片１３，１３、係合片１２，１２と係合片１４，１４の係脱方向の移動を規制してなる、制震装置。
縦材と横材とから構成された架構と、該架構で区画された部位に設けた板状の剛体とを有し、該剛体は面部と側部とを有し、該剛体を該剛体の面部を介して粘弾性体ユニットによって該架構に支持させてなる制震装置であって、
粘弾性体ユニット７は、二枚の板片９，１０と、板片９，１０間に挟持された粘弾性体８と、からなり、
架構にはフレーム５が、剛体にはフレーム６がそれぞれ装着されていると共に、板片１０とフレーム６とが同一部材から構成されており、
板片９の表面には係合片１１，１１が形成されており、フレーム５には板片９に形成された係合片１１，１１に係合する係合片１３，１３が形成されており、
該粘弾性体ユニット７とフレーム５とは係合片１１，１１と係合片１３，１３とを介して係合されており、
係合片１１，１１と係合片１３，１３との係合状態において、係合片１１と係合片１３との間に形成される空間に嵌合材１５を嵌入することで係合片１１，１１と係合片１３，１３の係脱方向の移動を規制してなる、制震装置。
請求項１，２いずれかにおいて、該剛体の下方には剛体の自重を負担する支承体を設けてあり、該支承体は、該剛体が面内方向で回転あるいは／および水平移動可能な状態で該剛体を支承していることを特徴とする制震装置。
請求項１乃至３いずれかにおいて、架構側のフレームは、該剛体の一方の面部に対向して延出する片と、該剛体の他方の面に対向して延出する片とを有し、一方の片を介して該粘弾性体によって該剛体に接続されており、他方の片が、該剛体がその面に直交する方向に移動することを規制することを特徴とする制震装置。