JP4110291B2 - 建築物の免震工法 - Google Patents

Description

本発明は、建築物の免震工法、殊に、建築物の土台、柱、梁などの構造材が交差するコーナー部に設置して補強し、地震や強風から建築物を守るための建築物の免震工法に関するものである。

従来、建物について地震や台風時などの強風によって建物に加えられる振動によって建物の傾斜や倒壊を防ぐため各種の耐震手段が提示されている。

そして、建築物の土台、柱、梁などの構造材が交差するコーナー部に沿って配置する免震補強具が例えば、特開２００１−１４０３４１号公報、特開２００３−９６９１９号公報、特開２００３−６４７７１号公報、実用新案登録第３０２８２３１号公報などに提示されている。

ところが、前記公報に提示されている免震補強具や補強工法は、免震効果が充分でなかったり、取付作業が面倒であったり、構造が複雑であったりするものであり、満足のいくものではなかった。
特開２００１−１４０３４１号公報 特開２００３−９６９１９号公報 特開２００３−６４７７１号公報 実用新案登録第３０２８２３１号公報

本発明が解決しようとする課題は、充分な免震効果を発揮するばかりか取り付け作業も容易で経済的にも優れた建築物の耐震工法を提供するものである。

前記課題を解決するため、本発明である建築物の耐震工法は、円弧状に湾曲させた複数枚のばね板の間に粘弾性材を積層してなる補強具を、建築物の土台、柱、梁などの構造材が交差するコーナー部に沿って配置するとともに前記補強具の両端部に設けた固着手段を介して前記コーナー部を挟んで互いに交差する構造材に前記複数枚のばね板における内側のばね板と外側のばね板とを前記粘弾性材を介して軸線方向に移動可能な状態でそれぞれ固定し、前記内側のばね板と外側のばね板とが軸線方向に移動して前記内側のばね板と外側のばね板との間に挟持された前記粘弾性材に生じる剪断変形による弾発緩衝性を発揮させて前記構造材に加わる振動エネルギーを吸収することにより耐震、免震効果を発揮させることを特徴とする。

また、前記ばね板がばね鋼材により形成されているとともに、前記粘弾性材がブチルゴム系、ジエンゴム系、ポリイソブチレン系、ポリエステル系、ポリアクリル系、ビニル系などの高分子材料を主成分とし、更に、粘弾性材がシート状である場合、前記固着手段が、複数個設けられているととりつけられた補強具が回転してしまう心配がなく、補強具の両端に形成されたボルト孔と、これらのボルト孔および構造材に穿孔した貫通孔とに連通して嵌挿される取付けボルトとからなる場合、前記補強具の両端に形成されたボルト孔の内、内側のばね板に形成されたボルト孔が長孔である場合が好ましい。加えて、前記取付けボルトを段付きボルトとし、頭部の下面に沿って配置するワッシャの底面と段の下面に沿って配置するワッシャの上面との間隔が前記補強具の厚さよりも僅かに広く形成することにより、補強具が締め付けられてしまうことがなく充分な免震効果を発揮することができる。

本発明によれば、きわめて簡易な構造を有する安価な補強具を用いて充分な免震効果を得ることとができるばかりか施工もさほどの労力を必要とすることもなく、建築物の土台、柱、梁などの構造材が交差するコーナー部に沿って取り付けるだけの簡単な作業で済み、新築は勿論のこと、既存の建物にも簡単に施工することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明である本発明である建築物の耐震工法に使用する補強具の一例を示すものであり、補強具１は、円弧状に湾曲させた２枚のばね鋼材により形成されている例えば厚さが１〜１０ｍｍ、幅が５０〜１００ｍｍ、長さが３００〜１５００ｍｍ程度の内側のばね板１１，外側のばね板１２の間に、例えばブチルゴム系、ジエンゴム系、ポリイソブチレン系、ポリエステル系、ポリアクリル系、ビニル系などの高分子材料を主成分とする粘弾性材１３を積層してなる。

粘弾性材１３は、例えば０．１〜５ｍｍ程度が好ましく、接着力に優れて製造容易であるとともに環境的にも問題のないものが好ましく剪断変形がばね板１１，１１に加わったときに、厚さ方向の変位が過大となって剥がれることがないことが必要である。

また、補強具１の両端には２個ずつの固着手段２，２がそれぞれ設けられている。各固着手段２は、内側のばね板１１，粘弾性材１３および外側のばね板１２にそれぞれ連通して形成されるボルト孔２１，２２，２３と、前記ボルト孔２１，２２，２３に挿入される取付けボルト２４と、前記取付けボルト２４に挿入されるワッシャ２５，２６および螺締されるナット２７により構成され、殊に、内側のばね板１１に形成されているボルト孔２１は軸線方向に延びる長孔となっており、補強具１に振動や衝撃が加わったときに取付けボルト２４に貫通している内側のばね板１１が粘弾性材１３を介して外側ばね板１２に粘着した状態で軸線方向に移動して免震効果を発揮する。

次に、前記補強具１を用いた本発明である建築物の免震工法について説明する。

図２乃至図３は木造住宅における本発明の実施の形態の一例を示すものであり、補助具１が建築物３の土台３１、柱３２、梁３３などの構造材が互いに交差するコーナー部に設置される。更に、詳しく説明すると、図３および図４に示すように、例えば土台の内側面３１ａ，３１ａに補強具１の外側のばね板１２を当てて配置するとともに内側のばね板１１側からワッシャ２５を介して内側のばね板１１，粘弾性材１３および外側のばね板１２にそれぞれ連通して形成されるボルト孔２１，２２，２３に差し込んだ取付けボルト２４を、構造材である土台３１に形成したボルト孔３１ｂに差し込み、外側面３１ｃに突出させた先端にワッシャ２６を介してナット２７を螺締して固定する。特に、本実施の形態では補強具１の両端には２個ずつの固着手段２，２がそれぞれ設けられているので、補強具１を確実に固着することができるばかりか、もしもいずれかが緩んだとしても他の３つの固着手段２によりがたついたり機能の低下を生じる心配がない。

図４は本実施の形態を更に詳細に示すものであり、図４（ａ）に示すように、取付けボルト２４が段段付きボルトであり、ワッシャ２５が取付けボルト２４の頭部側の太径部に嵌挿されるばねワッシャ２５ａとその先端側に嵌挿されるワッシャ２５ｂおよび段部を形成する小径部に嵌挿されるワッシャ２５ｃとから構成され、ワッシャ２６がばねワッシャ２６ａとワッシャ２６ｂとから構成される。

そして、図４（ｂ）に示すように、はじめに取付けボルト２４の頭部側の太径部にばねネワッシャ２５ａとその先端側にワッシャ２５ｂを嵌挿した状態で、補強具１を内側のばね板１１，粘弾性材１３および外側のばね板１２にそれぞれ連通して形成されるボルト孔２１，２２，２３に差し込むとともに取付けボルト２４の小径部にワッシャ２５ｃを嵌挿し、土台３１に形成したボルト孔３１ｂに差し込み、外側面３１ｃに突出させた先端にワッシャ２６ｂおよびばねワッシャ２６ａを介してナット２７を螺締して固定する。

本実施の形態では、取付けボルト２４に段付きボルトを用い、取付けボルト２４における頭部の下面に沿って配置するワッシャ２５ｂの底面と、段の下面に沿って配置するワッシャ２５ｃの上面との間隔Ｌ１が補強具１の厚さＬ２よりも僅かに（例えば１〜３ｍｍ程度）広く形成されている。

従って、取付けボルト２４を締め付けたとしても補強具１は常にワッシャ２５ｂとワッシャ２５ｃとの間に所定の隙間を有して配置されることになり、ばね板１１およひ１２が互いに密着して免震効果を発揮できないという事態に陥る心配がない。更に、取付けボルト２４の両端にはばねワッシャ２５ａ、ばねワッシャ２６ａを用いたので取付けボルト２４の螺締が確実で緩んだりする心配もない。

図５は、土台３１に横揺れが加わったときの状態を示す説明図であり、補強具１を構成する内側のばね板１１と外側のばね板１２とが互いに交差する土台３１，３１同士を連結することで変形を防止して復元作用を発揮するとともに、内側のばね板１１と外側のばね板１２との間に挟持された粘弾性材１３が弾発緩衝性が発揮されて振動エネルギーを吸収し、揺れを分散して耐震、免震効果を発揮する。

特に本実施の形態では、内側のばね板１１に形成したボルト孔２１が長孔を呈しているので内側のばね板１１が軸線方向に移動可能であって内側のばね板１１と外側のばね板１２との間に挟持された粘弾性材１３がその弾発緩衝効果を充分に発揮することができる。

尚、本実施の形態では、建築物３の土台３１、柱３２、梁３３などの構造材が互いに交差する全てのコーナー部に設置する場合を示したが、必ずしも全てのコーナー部に設置する必要もなく、建築物の構造や設置されている地形などに応じて適宜設置箇所を選択すればよい。

また、本実施の形態は新築の場合で全ての壁や床などを設置していない場合を示したが、既存の建築物に設置する場合には設置する部分の壁や床などを部分的に剥がして設置すればよい。

更に、本実施の形態は木造建築に実施した場合を示したが、プレハブ建築や鉄骨建築にも実施することができる。

図６は本発明に用いられる補強具の損失係数を比較例とともに示したものであり、Ａは厚さ０．５ｍｍと０．３ｍｍの２ばね板の間に厚さ０．５ｍｍフィルム状粘弾性材（ポリエステル系）を積層させた本発明であり、Ｂ、Ｃ，Ｄは比較例であって、Ｂは厚さ０．４ｍｍのばね板を２枚合わせたもの、Ｃは厚さ０．５ｍｍと０．３ｍｍのばね板とを合わせたもの、Ｄは厚さ０．８ｍｍのばね板単体である。

図６に示した損失係数の値によれば、本発明の実施例が比較例に比べて損 失係数が大きく免震効果のあることが判明し、Ａの厚さ０．５ｍｍと０．３ｍｍの２枚のばね板の間に厚さ０．５ｍｍフィルム状粘弾性材（ポリエステル系）を積層させたものに大きな効果が確認された。

更に、図７乃至図１０は、本発明に用いられる補強具構造モデルと比較例とについての振動レベルと周波数との関係（周波数応答）示すものであり、図７は厚さ０．５ｍｍと０．３ｍｍの２枚のばね板の間に厚さ０．５ｍｍフィルム状粘弾性材（ポリエステル系）を積層させた本発明、図８は厚さ０．４ｍｍのばね板を２枚合わせたもの、図９は厚さ厚さ０．５ｍｍと０．３ｍｍのばね板とを合わせたもの、図１０は厚さ０．８ｍｍのばね板単体である比較例であり、
図７に示した本発明の周波数応答が優れていることが確認された。

本発明に使用される補強具を示す斜視図であり、（ａ）は内側からの斜視図、（ｂ）は外側から見た斜視図。 本発明の実施の形態により施工された建築物を示す斜視図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う拡大部分断面図。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う拡大部分断面図。 図２に示した建築物の土台部についての免震機構の説明図。 本発明の実施の形態に用いた補強具と比較例についての損失係数を示す関係図。 本発明の実施の形態に用いた補強具の周波数応答を示す関係図。比較例の周波数応答を示す関係図。 比較例の周波数応答を示す関係図。 異なる比較例の周波数応答を示す関係図。 更に異なる比較例の周波数応答を示す関係図。

符号の説明

１ 補強具、 ２ 固着手段、 ３ 建築物、 １１ ばね板、 １２ ばね板、 １３ 粘弾性材、 ２１，２２，２３ ボルト孔、 ２４ 取付けボルト、 ３１ 土台、 ３２ 柱、 ３３ 梁

Claims (5)

1. 円弧状に湾曲させた複数枚のばね板の間に粘弾性材を積層してなる補強具を、建築物の土台、柱、梁などの構造材が交差するコーナー部に沿って配置するとともに前記補強具の両端部に設けた固着手段を介して前記コーナー部を挟んで互いに交差する構造材に前記複数枚のばね板における内側のばね板と外側のばね板とを前記粘弾性材を介して軸線方向に移動可能な状態でそれぞれ固定し、前記内側のばね板と外側のばね板とが軸線方向に移動して前記内側のばね板と外側のばね板との間に挟持された前記粘弾性材に生じる剪断変形による弾発緩衝性を発揮させて前記構造材に加わる振動エネルギーを吸収することにより耐震、免震効果を発揮させることを特徴とする建築物の免震工法。
2. 前記ばね板がばね鋼材により形成されているとともに、前記粘弾性材がブチルゴム系、ジエンゴム系、ポリイソブチレン系、ポリエステル系、ポリアクリル系、ビニル系などの弾発緩衝性を有する高分子材料を主成分とする請求項１記載の建築物の免震工法。
3. 前記固着手段が、補強具の両端に形成されたボルト孔と、これらのボルト孔および構造材に穿孔したボルト孔とに連通して嵌挿される取付けボルトとからなるとともに前記固着手段におけるボルト孔の内、内側のばね板に形成されたボルト孔が長孔である請求項１または２記載の建築物の免震工法。
4. 前記固着手段が、複数個設けられている請求項１，２または３記載の建築物の免震工法。
5. 前記固着手段における取付けボルトが補強具に貫通する部分が構造材に貫通する部分に比べて大径の段付きボルトであり、頭部の下面に沿って配置するワッシャの底面と段の下面に沿って配置するワッシャの上面との間隔が前記補強具の厚さよりも僅かに広く形成されている請求項１，２，３または４記載の建築物の免震工法。

Images