JP4186696B2 - 吸振器及びそれを用いた制震構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物等の壁内に筋交い状に又は建物等の柱に該柱と鉛直方向に平行に設置して建物等の地震による振動を減衰させる吸振器及びこの吸振器を建物の壁に筋交い状に又は柱に該柱と略平行であって略鉛直方向に伸びて設置して内装した制震構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一端を固定端とする円筒状の外部材の内側に、外部材の固定端と反対側の端部を固定端とする棒状の内部材を挿入し、外部材と内部材との隙間に粘弾性体を充填してなる粘弾性ダンパーは既に提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２７９６９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、提案されている粘弾性ダンパーでは、外部材と内部材と間に単層の粘弾性体を設けたものであるために、大きな減衰力を得るには外部材と内部材とをかなり長尺にするか、外部材と内部材と間の隙間を極めて狭くする等の必要がある。
【０００５】
しかるに、極めて長い外部材と内部材とでもって粘弾性ダンパーを構成すると建物の柱梁架構内に収まらない場合があり、このために一個の建物の柱梁架構内に複数本の粘弾性ダンパーを設置したり、複数の柱梁架構の夫々に粘弾性ダンパーを設置したりしなけらばならず、いずれにしても多くの粘弾性ダンパーを必要としてコストアップを招来する。
【０００６】
また、外部材と内部材との間を極めて狭い隙間にするには外部材と内部材とを伸直度を含めて高精度に製作することが要求される上に、斯かる隙間への粘性体又は粘弾性体の充填、配置に相当の時間を要する虞もある。
【０００７】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、長尺体を効率的に用いて大きな減衰力を得るようにして柱梁架構内に収めるようにでき、しかも、極端に狭い隙間にしなくても大きな減衰力を得ることができる結果、コストのかかる高精度な製作が要求されず、粘性体又は粘弾性体の充填、配置も容易に行い得る吸振器及びそれを用いた制震構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の吸振器は、矩形状であって少なくとも一枚の一方の板状の長尺体と、この一方の長尺体を間にして当該一方の長尺体に対して隙間をもってその長手方向に可動に配されていると共に矩形状である少なくとも二枚の他方の板状の長尺体とを具備しており、ここで、一方の長尺体と他方の長尺体との間の隙間には、一方の長尺体の矩形状の表裏面とこの表裏面に対面する他方の長尺体の矩形状の表面の夫々とに接触して粘性体又は粘弾性体が配されており、二枚の他方の長尺体はその一端部で互いに連結されている。
【０００９】
本発明の第二の態様の吸振器は、断面Ｕ字状を有した少なくとも一つの一方の長尺体と、この一方の長尺体を間にして当該一方の長尺体に対して隙間をもってその長手方向に可動に配されていると共に断面Ｕ字状を有した少なくとも二つの他方の長尺体とを具備しており、ここで、一方の長尺体と他方の長尺体との間の隙間には、一方の長尺体の表裏面とこの表裏面に対面する他方の長尺体の表面の夫々とに接触して粘性体又は粘弾性体が配されており、二つの他方の長尺体はその一端部で互いに連結されている。
【００１０】
本発明の第三の態様の吸振器は、断面矩形状であって少なくとも一つの一方の中空の長尺体と、この一方の長尺体を間にして当該一方の長尺体に対して隙間をもってその長手方向に可動に配されていると共に断面矩形状である少なくとも二つの他方の中空の長尺体とを具備しており、ここで、一方の長尺体と他方の長尺体との間の隙間には、一方の長尺体の内外周面とこの内外周面に対面する他方の長尺体の周面の夫々とに接触して粘性体又は粘弾性体が配されており、二つの他方の長尺体はその一端部で互いに連結されている。
【００１１】
第一から第三のいずれの態様の吸振器も、一方の長尺体の表裏面又は内外周面を利用し、この表裏面又は内外周面に接触して粘性体又は粘弾性体を配する結果、それ程長い長尺体を用いなくても、また極端に狭い隙間にしなくても大きな減衰力を得ることができ、而して、比較的狭い柱梁架構内にも収めるようにできる上に、コストのかかる高精度な製作が長尺体に対して要求されず、しかも、粘性体又は粘弾性体の充填、配置も容易に行い得る。
【００１２】
吸振器は、本発明の第四の態様のそれのように、断面矩形状であると共に一方の長尺体が内部に配された中空の長尺のハウジングを具備しており、斯かる態様の吸振器では、ハウジングと一方の長尺体とはそれらの一端部で互いに連結されており、他方の長尺体はハウジングに対してその長手方向に可動になっており、粘性体又は粘弾性体はハウジングの内部に配されている。
【００１３】
吸振器は、本発明の第五の態様のそれのように、一方及び他方の長尺体の夫々の一端部に設けられていると共に構造物への取り付けのための取り付け手段を具備していてもよく、この場合、一方の長尺体の一端部に設けられた取り付け手段は、本発明の第六の態様の吸振器のように、一方の長尺体の一端部を互いに連結するように一方の長尺体の一端部が固着された一方の連結板と、連結板に固着されていると共に一方の連結板に対して交差して配された一方の交差板とを具備していてもよく、ここで、本発明の第七の態様の吸振器のように、一方の長尺体の一端部に設けられた取り付け手段は、一方の連結板及び交差板の夫々に対して交差していると共に一方の連結板及び交差板に固着された一方の第二の交差板を更に具備していると、一方の連結板及び交差板を補強できて好ましい。
【００１４】
第五から第七のいずれかの態様の吸振器では、他方の長尺体の一端部に設けられた取り付け手段は、本発明の第八の態様の吸振器のように、他方の長尺体の一端部を互いに連結するように他方の長尺体の一端部が固着された他方の連結板と、他方の連結板に固着されていると共に他方の連結板に対して交差して配された他方の交差板とを具備していてもよく、この場合も、本発明の第九の態様の吸振器のように、他方の長尺体の一端部に設けられた取り付け手段は、他方の交差板に対して交差していると共に他方の交差板に固着された他方の第二の交差板を更に具備していると、他方の連結板及び交差板を補強できて好ましい。
【００１５】
本発明の吸振器が適用される建物は、公共及び民間を含む事業用若しくは事務所ビル、共同住宅を含む集合住宅及び戸建住宅等を含み、新築又は既設建物のいずれでもよい。
【００１６】
本発明に用いる粘性体としては、３０℃におけるその粘度が１０００Ｐａ・ｓから５００００Ｐａ・ｓであるものが好ましく、また、本発明に用いる粘弾性体としては、２０℃におけるその等価粘性減衰定数が２０％から５０％であるものが好ましいが、本発明では、これらに必ずしも限定されず、上記の効果を得ることができる粘性体又は粘弾性体であればよい。そして、本発明に用いる粘性体としては、具体的には、通常のシリコン油等の粘性体でもよいが、例えば高粘度を有したポリイソブチレン、ポリプロピレン、ポリブテン又はジメチルポリシロキサン等の高分子粘性体又はアスファルト等を好ましい例として挙げることができるが、その他の粘性体でもよく、また、本発明に用いる粘弾性体としては、具体的には、天然ゴム、合成ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレンなどの液状合成ゴム、その他上記粘性体と混合したものなどを例示することができるが、その他の粘弾性体でもよい。
【００１７】
更に本発明において、隙間を維持すべく各長尺体間にスペーサ部材を当該長尺体に接触して配してもよいが、斯かるスペーサ部材としては、各長尺体に部分的に接触するような個別のスペーサ片であってもよい。隙間の厚みｄの好ましい具体例として、１ｍｍから５．５ｍｍ程度を挙げることができる。
【００１８】
次に本発明及びその実施の形態を図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１から図５において、本例の制震構造としての制震壁構造１は、建物の左右柱２及び３並びに上下水平材４及び５によって画成される壁空間６に、筋交い状に配置された長手方向Ｘに伸縮自在である吸振器７を具備している。
【００２０】
建物は、本例では高層のビルであって、所定階の壁空間６に加えて、必要に応じて、この所定階の壁空間６に隣接する同階の壁空間並びにこの所定階よりも上階及び下階の壁空間にも、図示しないが筋交い状に吸振器が同様に配置されている。また、図示の例では、壁空間６に一個の吸振器７を配しているが、二個以上の複数個の吸振器７を配してもよい。
【００２１】
吸振器７は、矩形状であって少なくとも一枚、本例では八枚の板状の長尺体１１と、長尺体１１の夫々を間にして長尺体１１に対して隙間１２をもってその長手方向Ｘに可動に配されていると共に矩形状である少なくとも二枚、本例では九枚の板状の長尺体１３と、断面矩形状であると共に長尺体１１が内部１４に配された中空の長尺のハウジング１５と、長尺体１１及び１３の夫々の一端部１６及び１７に設けられていると共に構造物としての建物の左右柱２及び３並びに上下水平材４及び５への取り付けのための取り付け手段１８及び１９と、ハウジング１５の内部１４に配された粘性体又は粘弾性体、本例では粘性体２０とを具備している。
【００２２】
ハウジング１５の内部１４にハウジング１５の内面３１に対して隙間３２をもって配された長尺体１３は、ハウジング１５に対しても長手方向Ｘに可動に配されており、各長尺体１１と各長尺体１３との間の隙間１２には、各長尺体１１の矩形状の表裏面３３及び３４と表裏面３３及び３４に対面する長尺体１３の矩形状の表面３５の夫々とに接触して粘性体２０が配されており、隙間３２においてハウジング１５と両側の長尺体１３との間の二つの隙間３６にも、ハウジング１５の内面３１と両側の長尺体１３の矩形状の表面３５とに接触して粘性体２０が配されている。
【００２３】
各長尺体１１の表裏面３３及び３４並びに各長尺体１３の表面３５のうちの適宜の面には、隙間１２及び３６を維持するためのスペーサ３７が設けられており、各長尺体１３の一端部１７の両縁には、各長尺体１３間の間隔を保持するための保持板３８が溶接等により固着されている。
【００２４】
取り付け手段１８は、各長尺体１１の一端部１６を互いに連結するように各長尺体１１の一端部１６が溶接等により固着された連結板４１と、連結板４１に溶接等により固着されていると共に連結板４１に対して交差、本例では直交して配された交差板４２と、連結板４１及び交差板４２の夫々に対して交差、本例では直交していると共に連結板４１及び交差板４２に溶接等により固着された交差板４３とを具備しており、交差板４２には取り付け用のボルト４４が挿通される貫通孔４５が穿孔されており、各長尺体１１に対して直交していると共に各長尺体１１の一端部１６にも溶接等により固着された交差板４３は本例では補強板として機能しており、ハウジング１５は、その一端部４６で連結板４１、交差板４２及び４３に溶接等により固着されており、こうして、ハウジング１５と各長尺体１１とはそれらの一端部１６及び４６で連結板４１、交差板４２及び４３を含む取り付け手段１８を介して互いに連結されている。
【００２５】
取り付け手段１９は、ハウジング１５の内部１４から外部に突出する各長尺体１３の一端部１７を互いに連結するように各長尺体１３の一端部１７が溶接等により固着された連結板５１と、長尺体１３のうちで中央の厚肉の長尺体１３の一端部１７から一体的に延設された交差板としての延設部５２と、各長尺体１３、連結板５１及び延設部５２の夫々に対して交差、本例では直交していると共に連結板５１、延設部５２及び各長尺体１３の一端部１７に溶接等により固着された交差板５３とを具備しており、連結板５１に固着されていると共に連結板５１に対して交差して配された延設部５２には取り付け用のボルト４４が挿通される貫通孔５４が穿孔されており、交差板５３は本例では補強板として機能しており、各長尺体１３はそれらの一端部１７で連結板５１、延設部５２及び交差板５３を含む取り付け手段１９並びに保持板３８を介して互いに連結されている。
【００２６】
上水平材４及び下水平材５の夫々には、溶接、ボルト等を介してブラケット６１及び６２が夫々固着されており、吸振器７は、取り付け手段１８の交差板４２がスプライスプレート６３及びボルト４４を介してブラケット６２に、取り付け手段１９の延設部５２がスプライスプレート６４及びボルト４４を介してブラケット６１に夫々固着されて壁空間６に筋交い状に配置される。
【００２７】
以上の制震壁構造１では、地震等による上水平材４に対する下水平材５の壁空間６の面内での水平方向Ｈの相対振動で長尺体１１に対して長尺体１３が相対的に長手方向Ｘに移動される結果、隙間１２及び３６に配された粘性体２０に粘性剪断変形を生じさせて相対振動エネルギを吸収でき、而して、建物の地震等による振動を早期に減衰させることができる。
【００２８】
吸振器７では、各長尺体１１の表裏面３３及び３４を利用し、表裏面３３及び３４に接触して粘性体２０を配する結果、それ程長い長尺体１１及び１３を用いなくても、また極端に狭い隙間１２にしなくても大きな減衰力を得ることができ、而して、比較的狭い柱梁架構内である壁空間６にも収めるようにできる上に、コストのかかる高精度な製作が長尺体１１及び１３に対して要求されず、しかも、粘性体２０の充填、配置も容易に行い得る。
【００２９】
ところで上記の吸振器７は、矩形状の長尺体１１及び１３を具備したものであるが、これに代えて、図６及び図７に示すように断面Ｕ字状の長尺体７１及び７２を具備して吸振器７３を構成してもよい。
【００３０】
即ち、図６及び図７に示す吸振器７３は、断面Ｕ字状を有した三つの長尺体７１と、長尺体７１を間にして長尺体７１に対して隙間７４をもってその長手方向Ｘに可動に配されていると共に断面Ｕ字状を有した四つの長尺体７２と、最内側の長尺体７２に対して隙間７５をもってその長手方向Ｘに可動に配されている断面Ｕ字状を有した中央の長尺体７６と、断面矩形状であると共に長尺体７１及び７６が内部７７に配された中空の長尺のハウジング７８と、長尺体７１、７２及び７６の夫々の一端部７９、８０及び８１に設けられていると共に左右柱２及び３並びに上下水平材４及び５への取り付けのための取り付け手段８２及び８３と、ハウジング７８の内部７７に配された粘性体８４とを具備している。
【００３１】
ハウジング７８の内部７７にハウジング７８の内面８５に対して隙間８６をもって配された長尺体７２はハウジング７８に対しても長手方向Ｘに可動に配されており、各長尺体７１と各長尺体７２との間の隙間７４には、各長尺体７１の表裏面８７及び８８と表裏面８７及び８８に対面する長尺体７２の表面８９の夫々とに接触して粘性体８４が配されており、隙間８６においてハウジング７８と外側の長尺体７２との間の隙間９０にも、ハウジング７８の内面８５と外側の長尺体７２の表面８９とに接触して粘性体８４が配されている。
【００３２】
長尺体７６の表面８７、各長尺体７１の表裏面８７及び８８並びに各長尺体７２の表面８９のうちの適宜の面には、隙間７４、７５及び９０を維持するためのスペーサ（図示せず）が設けられており、長尺体７６は、長手方向Ｘに伸びるその両端面９１でハウジング７８の内面８５に固着されており、長尺体７６の他端部９２には閉鎖板９３が溶接等により固着されている。
【００３３】
取り付け手段８２は、各長尺体７１の一端部７９を互いに連結するように各長尺体７１の一端部７９が溶接等により固着された連結板９６と、連結板９６に溶接等により固着されていると共に連結板９６に対して直交して配された交差板９７と、連結板９６及び交差板９７の夫々に対して直交していると共に連結板９６及び交差板９７に溶接等により固着された補強板としての交差板９８とを具備しており、交差板９７には取り付け用のボルト４４が挿通される貫通孔９９が穿孔されており、長尺体７６及びハウジング７８は、その一端部８１及び１００で連結板９６に溶接等により固着されており、こうして、ハウジング７８と各長尺体７１及び７６とはそれらの一端部７９、８１及び１００で連結板９６、交差板９７及び９８を含む取り付け手段８２を介して互いに連結されており、長尺体７６で囲まれる空間１０１には粘性体８４が侵入しないようになっている。
【００３４】
取り付け手段８３は、ハウジング７８の内部７７から外部に突出する各長尺体７２の一端部８０を互いに連結するように各長尺体７２の一端部８０が溶接等により固着された連結板１１１と、連結板１１１に溶接等により固着されていると共に連結板１１１に対して直交して配された交差板１１２と、連結板１１１及び交差板１１２の夫々に対して直交していると共に連結板１１１及び交差板１１２に溶接等により固着された補強板としての交差板１１３とを具備しており、交差板１１２には取り付け用のボルト４４が挿通される貫通孔１１５が穿孔されており、各長尺体７２はそれらの一端部８０で連結板１１１、交差板１１２及び１１３を含む取り付け手段８３を介して互いに連結されている。
【００３５】
斯かる吸振器７３もまた、取り付け手段８２の交差板９７がスプライスプレート６３及びボルト４４を介してブラケット６２に、取り付け手段８３の交差板１１２がスプライスプレート６４及びボルト４４を介してブラケット６１に夫々固着されて壁空間６に筋交い状に配置されて、地震等による上水平材４に対する下水平材５の壁空間６の面内での水平方向Ｈの相対振動で長尺体７１に対して長尺体７２が相対的に長手方向Ｘに移動される結果、隙間７４、７５及び９０に配された粘性体８４に粘性剪断変形を生じさせて相対振動エネルギを吸収でき、而して、建物の地震等による振動を早期に減衰させることができる。
【００３６】
吸振器７３では、長尺体７６で囲まれる空間１０１には粘性体８４が侵入しないようにしたが、これに代えて、例えば閉鎖板９３を設けないで、長尺体７６で囲まれる空間１０１にも粘性体８４を配するようにしてもよく、この場合、空間１０１に体積減増手段としての可撓性の空気袋を配置して、長尺体７１に対する長尺体７２の長手方向Ｘの進退における粘性体８４の内圧の増減で空気袋の体積が減増するようにし、粘性体８４の内圧の増減による長尺体７１に対する長尺体７２の長手方向Ｘの進退への影響を低減するようにしてもよい。また体積減増手段としては、可撓性の空気袋に代えて、閉鎖板９３を可撓性の閉鎖膜又は長手方向Ｘに可動な隔壁として構成して具体化してもよい。
【００３７】
吸振器７３では、断面Ｕ字状を有した長尺体７１、７２及び７６を用いて構成したが、これに代えて、図８に示すように断面矩形状であって中空の長尺体７１、７２及び７６を用いて構成してもよく、図８に示す長尺体７１、７２及び７６を用いると、更に大きな減衰力を得ることができる。
【００３８】
以上の例では、吸振器７及び７３を壁空間６に配置したが、これに代えて又はこれと共に柱２及び３の少なくとも一方に、柱２、３と略平行にかつ略鉛直方向に伸びて配置してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、長尺体を効率的に用いて大きな減衰力を得るようにして柱梁架構内に収めるようにでき、しかも、極端に狭い隙間にしなくても大きな減衰力を得ることができる結果、コストのかかる高精度な製作が要求されず、粘性体又は粘弾性体の充填、配置も容易に行い得る吸振器及びそれを用いた制震構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による好ましい実施の形態の一例の説明図である。
【図２】図１に示す例の吸振器の断面説明図である。
【図３】図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】図２に示す吸振器の部分斜視図である。
【図５】図２に示す吸振器の部分斜視図である。
【図６】本発明による好ましい実施の形態の他の例の説明図である。
【図７】図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【図８】本発明による好ましい実施の形態の他の例の説明図である。
【符号の説明】
７ 吸振器
１１、１３ 長尺体
２０ 粘性体

Claims (8)

1. 断面Ｕ字状を有した少なくとも一つの一方の長尺体と、この一方の長尺体を間にして当該一方の長尺体に対して隙間をもってその長手方向に可動に配されていると共に断面Ｕ字状を有した少なくとも二つの他方の長尺体とを具備しており、一方の長尺体と他方の長尺体との間の隙間には、一方の長尺体の表裏面とこの表裏面に対面する他方の長尺体の表面の夫々とに接触して粘性体又は粘弾性体が配されており、二つの他方の長尺体はその一端部で互いに連結されている吸振器。
2. 断面矩形状であると共に一方の長尺体が内部に配された中空の長尺のハウジングを具備しており、ハウジングと一方の長尺体とはそれらの一端部で互いに連結されており、他方の長尺体はハウジングに対してその長手方向に可動になっており、粘性体又は粘弾性体はハウジングの内部に配されている請求項１に記載の吸振器。
3. 一方及び他方の長尺体の夫々の一端部に設けられていると共に構造物への取り付けのための取り付け手段を具備している請求項１又は２に記載の吸振器。
4. 一方の長尺体の一端部に設けられた取り付け手段は、一方の長尺体の一端部を互いに連結するように一方の長尺体の一端部が固着された一方の連結板と、連結板に固着されていると共に一方の連結板に対して交差して配された一方の交差板とを具備している請求項３に記載の吸振器。
5. 一方の長尺体の一端部に設けられた取り付け手段は、一方の連結板及び交差板の夫々に対して交差していると共に一方の連結板及び交差板に固着された一方の第二の交差板を具備している請求項４に記載の吸振器。
6. 他方の長尺体の一端部に設けられた取り付け手段は、他方の長尺体の一端部を互いに連結するように他方の長尺体の一端部が固着された他方の連結板と、他方の連結板に固着されていると共に他方の連結板に対して交差して配された他方の交差板とを具備している請求項３から５のいずれか一項に記載の吸振器。
7. 他方の長尺体の一端部に設けられた取り付け手段は、他方の交差板に対して交差していると共に他方の交差板に固着された他方の第二の交差板を具備している請求項６に記載の吸振器。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の吸振器により振動が減衰されるようになっている制震構造。

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