JP4208459B2

JP4208459B2 - 制震壁

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Publication number: JP4208459B2
Application number: JP2001368903A
Authority: JP
Inventors: 辰治石丸; 秀典石垣; 郁夫下田; 雅良池永; 和央長島
Original assignee: Oiles Corp
Current assignee: Oiles Corp
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2021-12-03
Also published as: JP2003172041A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、事務所用のビル、集合住宅、戸建住宅等の構造物における地震等に起因する振動、特に横揺れを早期に減衰させる制震壁に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
構造物における地震等に起因する横揺れを早期に減衰させるために、鋼棒ダンパ、流体ダンパ等の減衰装置を構造物と地盤との間に配設することが提案されているが、これらはいずれも構造物と地盤との間に大きな空間を必要とするため既存の構造物には適用し難い。
【０００３】
構造物と地盤との間に減衰装置を配する代わりに、構造物の壁に流体ダンパ等の減衰装置を埋設して制震壁とし、制震壁により構造物における地震等に起因する横揺れを早期に減衰させる場合には、壁に窓等の開口部を設けることが困難となる一方、既存の窓付き壁には適用し難い。
【０００４】
一方、鋼棒ダンパ、流体ダンパ等に代えて摩擦ダンパを減衰装置に用いる場合には、大きな減衰能が得られ難く、質量の大きな構造物に対する減衰装置としては満足できない。
【０００５】
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、既存の構造物にも適用でき、しかも、質量の大きな構造物に対しても地震等に起因する横揺れを可及的速やかに減衰させることができる制震壁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の制震壁は、一対の柱及びこの一対の柱を橋絡して一対の柱の夫々に夫々固着された一対の梁を有した架構体と、この架構体の一対の柱及び一対の梁によって囲まれた板状の壁空間に配された揺動体と、一方の梁に対する他方の梁の壁空間の面内での横方向の変位で、当該変位方向と逆方向であって且つ壁空間の面内で揺動体が回動するように、揺動体を架構体に連結させるべく、揺動体及び架構体の夫々に壁空間の面内で相対的に回動自在に連結された連結手段と、揺動体及び架構体のうちの少なくとも一方に対する連結手段の壁空間の面内での相対的な回動において当該回動エネルギを吸収するように、揺動体及び架構体のうちの少なくとも一方と連結手段との間に介在されていると共に、塑性体、弾塑性体、粘弾性体及び粘性体のうちの少なくとも一つを有したエネルギ吸収体とを具備しており、連結手段は、一対の柱のうちの一方の柱と一対の梁のうちの一方の梁とが互いに固着されている部位側において一方の柱及び一方の梁のうちの少なくとも一方に一方の端部で壁空間の面内で第一の軸心を中心として回動自在に連結されていると共に他方の端部で揺動体の第一の部位に壁空間の面内で第二の軸心を中心として回動自在に連結されている剛性の第一の連結部材と、一対の柱のうちの他方の柱と一対の梁のうちの他方の梁とが相互に固着されている部位側において他方の柱及び他方の梁のうちの少なくとも一方に一方の端部で壁空間の面内で第三の軸心を中心として回動自在に連結されていると共に他方の端部で揺動体の第二の部位に壁空間の面内で第四の軸心を中心として回動自在に連結されている剛性の第二の連結部材と、一対の柱のうちの一方の柱と一対の梁のうちの他方の梁とが互いに固着されている部位側において一方の柱及び他方の梁のうちの少なくとも一方に一方の端部で壁空間の面内で第五の軸心を中心として回動自在に連結されていると共に他方の端部で揺動体の第三の部位に壁空間の面内で第六の軸心を中心として回動自在に連結されている剛性の第三の連結部材と、一対の柱のうちの他方の柱と一対の梁のうちの一方の梁とが互いに固着されている部位側において他方の柱及び一方の梁のうちの少なくとも一方に一方の端部で壁空間の面内で第七の軸心を中心として回動自在に連結されていると共に他方の端部で揺動体の第四の部位に壁空間の面内で第八の軸心を中心として回動自在に連結されている剛性の第四の連結部材とを具備しており、一方の梁に対する他方の梁の壁空間の面内での横方向の変位に基づいて第一から第四の連結部材を介して当該変位方向と逆方向であって且つ壁空間の面内で揺動体が回動されるように、第一の軸心と第二の軸心とを結ぶ線及び第三の軸心と第四の軸心とを結ぶ線は、第二の軸心と第四の軸心とを結ぶ線に対して所定の角度をなして交差しており、第五の軸心と第六の軸心とを結ぶ線及び第七の軸心と第八の軸心とを結ぶ線は、第六の軸心と第八の軸心とを結ぶ線に対して所定の角度をなして交差しており、エネルギ吸収体は、前記一方の柱及び一方の梁のうちの少なくとも一方と第一の連結部材の一方の端部との間、第一の連結部材の他方の端部と揺動体の第一の部位との間、前記他方の柱及び他方の梁のうちの少なくとも一方と第二の連結部材の一方の端部との間、第二の連結部材の他方の端部と揺動体の第二の部位との間、前記一方の柱及び他方の梁のうちの少なくとも一方と第三の連結部材の一方の端部との間、第三の連結部材の他方の端部と揺動体の第三の部位との間、前記他方の柱及び一方の梁のうちの少なくとも一方と第四の連結部材の一方の端部との間及び第四の連結部材の他方の端部と揺動体の第四の部位との間のうちの少なくとも一つの間に介在されている。
【０００７】
本発明の第一の態様の制震壁によれば、一対の柱及び一対の梁を有した架構によって囲まれた板状の壁空間に揺動体、連結手段及びエネルギ吸収体を配してなるものであるために、既存の構造物の壁にも適用でき、しかも、塑性体、弾塑性体、粘弾性体及び粘性体のうちの少なくとも一つからなるエネルギ吸収体を揺動体及び架構体のうちの少なくとも一方と連結手段との間に介在させてなるものであるために、摩擦によるエネルギ吸収体に比較して質量の大きな構造物に対しても地震等に起因する横揺れを減衰させることができ、加えて、壁空間の面内での一方の梁に対する他方の梁の壁空間の面内での横方向の変位で、当該変位方向と逆方向であって且つ壁空間の面内で揺動体が回動するように、換言すれば、架構体の変形方向と逆方向に揺動体が回動するように、連結手段を介して揺動体を架構体に連結しているために、架構体の変形に対して揺動体が増幅されて回動する結果、架構体の変形エネルギを可及的速やかに減衰させることができ、而して、質量の大きな構造物に対しても地震等に起因する横揺れを可及的速やかに減衰させることができる。
【０００８】
エネルギ吸収体は、変形性能に優れており、しかも繰返し変形に対しても安定しているものが好ましく、したがって機械的性質のうち伸びの大きな金属からなっているものが好ましく、本発明の第二の態様の制震壁のように、ひずみ速度０．０１／秒のとき６０％以上の伸びを有する金属製であるとよく、好ましい例としては、本発明の第三の態様の制震壁のように、鉛製であってもよいが、本発明の第四の態様の制震壁のように、Ｚｎ−Ａｌ合金製であってもよく、また本発明の第五の態様の制震壁のように、鉛以外の塑性合金製、好ましくは超塑性合金製であると、鉛に起因する環境汚染を避けることができて好ましく、ここで、超塑性合金は、本発明の第六の態様の制震壁のように、平均結晶粒径が５μｍ以下のα相又はα´相中に、平均結晶粒径が０．０５μｍ以下のβ相が微細分散した組織を有していると共にＺｎを３０〜８０ｗｔ％含んでいるＺｎ−Ａｌ合金からなっていても、本発明の第七の態様の制震壁のように、平均結晶粒径が５μｍ以下のα相又はα´相及びβ相を主組織とし、α相又はα´相中に、平均結晶粒径が５μｍ以下のβ相が微細分散した組織を有していると共にＺｎを７５〜９９ｗｔ％含んでいるＺｎ−Ａｌ合金からなっていてもよい。
【０００９】
第六及び第七の態様の制震壁おいて、α相とは、主成分がＡｌの面心立方格子の結晶領域を、α´相とは、結晶構造は面心立方格子であるが成分的にはＺｎが主成分となっている結晶領域を、β相とは、Ｚｎが主成分となった六面稠密格子の結晶領域を夫々いう。
【００１０】
エネルギ吸収体は、本発明の第八の態様の制震壁のように、体積％で９５％以上のβ相を有し純度９５％以上のＳｎ製であってもよく、ここで、β相とは、体心正方格子の結晶領域をいう。
【００１１】
エネルギ吸収体は、本発明の第九の態様の制震壁のように、外部に流動しないように、密封された空間に隙間なしに配されているとよく、また、本発明の第十の態様の制震壁のように、密に詰まった中実体であっても、本発明の第十一の態様の制震壁のように、内部に鬆のような空洞を有していてもよいが、内部に空洞を有しない密に詰まった中実体である方がよい。
【００１２】
連結手段は、本発明の第十二の態様の制震壁のように、連結部材と、連結部材の端部に固着されていると共に揺動体又は架構体に形成された孔に揺動体又は架構体に対して回転自在に配された軸部材とを具備しており、エネルギ吸収体は、孔において外周側では揺動体又は架構体に円周方向に関して固着されていると共に、内周側では軸部材に円周方向に関して固着されており、揺動体又は架構体と軸部材との間に介在されている円環状部材を具備していても、本発明の第十三の態様の制震壁のように、連結部材と、揺動体又は架構体に固着されていると共に、連結部材の端部に形成された孔に連結部材に対して回転自在に配された軸部材とを具備しており、エネルギ吸収体は、孔において外周側では連結部材に円周方向に関して固着されていると共に、内周側では軸部材に円周方向に関して固着されており、連結部材の端部と軸部材との間に介在されている円環状部材を具備していてもよく、斯かる連結手段においては、円環状部材は、本発明の第十四の態様の制震壁のように、円周方向の剪断変形により回動エネルギを吸収するようになっているとよい。
【００１３】
また、連結手段は、本発明の第十五の態様の制震壁のように、連結部材と、連結部材の端部に固着されていると共に、揺動体又は架構体に形成された孔に揺動体又は架構体に対して回転自在に配された軸部材と、軸部材に一体的に設けられた扁平体とを具備しており、エネルギ吸収体は、孔において外周側で揺動体又は架構体に円周方向に関して固着されていると共に、孔において揺動体又は架構体と扁平体との間に介在されている環状部材を具備していても、本発明の第十六の態様の制震壁のように、連結部材と、揺動体又は架構体に固着されていると共に、連結部材の端部に形成された孔に連結部材に対して回転自在に配された軸部材と、軸部材に一体的に設けられた扁平体とを具備しており、エネルギ吸収体は、孔において外周側で連結部材に周方向に関して固着されていると共に、孔において連結部材の端部と扁平体との間に介在されている環状部材を具備していてもよいが、斯かる連結手段においては、環状部材は、本発明の第十七の態様の制震壁のように、塑性流動により回動エネルギを吸収するようになっているとよい。
【００１４】
更に、連結手段は、本発明の第十八の態様の制震壁のように、連結部材と、連結部材の端部を揺動体又は架構体に回転自在に連結する軸部材とを具備しており、エネルギ吸収体は、連結部材の端部において、一方の端面側では連結部材に固着されていると共に、他方の端面側では揺動体又は架構体に固着されており、軸部材と同心に配されて、揺動体又は架構体と連結部材との間に介在されている環状部材を具備していてもよく、この場合には、環状部材は、本発明の第十九の態様の制震壁のように、捩り剪断により回動エネルギを吸収するようになっているとよい。
【００１５】
揺動体は、好ましくは本発明の第二十の態様の制震壁のように、矩形の板体又は枠体を具備しており、連結手段は、前記の変位方向と逆方向であって且つ壁空間の面内で揺動体が回動するようになっていれば、板体又は枠体のいずれの部位に連結されていてもよいのであるが、板体又は枠体が矩形である場合には、好ましくは本発明の第二十の態様の制震壁のように、矩形の板体又は枠体の角部に壁空間の面内で相対的に回動自在に連結されている。枠体を具備して揺動体を構成すると、枠体で囲まれた空間は殆ど歪むことがないので、斯かる空間を窓、特にガラス窓等に利用できて好ましい。
【００１６】
架構体は、柱及び梁のそれ自体からなっていてもよいのであるが、好ましくは、本発明の第二十一の態様の制震壁のように、柱及び梁のうちの少なくとも一方に固着された取付部材を具備しており、この場合、連結手段は、取付部材に壁空間の面内で相対的に回動自在に連結されているとよい。
【００１７】
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、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１から図４において本例の制震壁１は、一対の柱２及び３並びに一対の柱２及び３を橋絡してこれらに固着された一対の梁４及び５を有した架構体６と、架構体６によって囲まれた板状の壁空間７に配された揺動体としての矩形の枠体８と、壁空間７の面内での一対の柱２及び３の撓みに起因する梁５に対する梁４の壁空間７の面内での横方向Ｈ１及びＨ２の変位で、当該変位方向と逆方向であって且つ壁空間７の面内で枠体８が回動するように、即ち、変位方向が横方向Ｈ１である場合には方向Ｒ１に、変位方向が横方向Ｈ２である場合には方向Ｒ２に枠体８が回動するように、架構体６に枠体８を連結させるべく、枠体８及び架構体６の夫々に壁空間７の面内で相対的に回動自在に連結された連結手段９と、枠体８及び架構体６のうちの少なくとも一方、本例では枠体８及び架構体６の両方に対する連結手段９の壁空間７の面内での相対的な回動において当該回動エネルギを吸収するように、枠体８及び架構体６のうちの少なくとも一方、本例では枠体８及び架構体６の両方と連結手段９との間に介在されていると共に、塑性体、弾塑性体、粘弾性体及び粘性体のうちの少なくとも一つ、本例では塑性体としての鉛製の円環状部材６３を有したエネルギ吸収体１０とを具備している。
【００１９】
事務所用のビル、集合住宅、戸建住宅等の構造物の鉄骨製又は木製の架構体６は、柱２及び３並びに梁４及び５のうちの少なくとも一方、本例では梁４及び５の横方向の両端部に溶接又はボルト等により固着された鋼材からなる取付部材２１、２２、２３及び２４を具備している。なお、架構体６は、図１０に示すように、柱２及び３の縦方向の両端部に溶接又はボルト等により固着された鋼材からなる取付部材２１、２２、２３及び２４を具備していてもよく、またこれに代えて、梁４及び５の横方向の両端部であって且つ柱２及び３の縦方向の両端部の両方に溶接又はボルト等により固着された鋼材からなる取付部材を具備していてもよい。
【００２０】
枠体８は、鋼板の中央部を切り取って矩形空間２５を形成したもの又は長尺の鋼板を溶接して矩形空間２５を形成したもの等からなる。揺動体としては、斯かる矩形空間２５を有した枠体８に代えて、矩形空間２５を有しない図１０に示すような矩形の板体２６であってもよく、また、矩形に代えて、円形、楕円形又は多角形等の枠体又は板体であってもよい。
【００２１】
連結手段９は、取付部材２１、２２、２３及び２４の夫々と枠体８の角部とに壁空間７の面内で相対的に回動自在に連結されている連結機構３１、３２、３３及び３４を具備しており、連結機構３１、３２、３３及び３４及びこれら連結機構に関連して設けられた各エネルギ吸収体１０は、互いに同様に構成されているので、以下、連結機構３１及び連結機構３１に関連して設けられたエネルギ吸収体１０について詳細に説明して、必要に応じて他の連結機構及びエネルギ吸収体について詳細に説明する。
【００２２】
連結機構３１は、剛性の一対の連結部材４１及び４２と、連結部材４１及び４２の一方の端部４３に固着されていると共に、枠体８の角部に形成された孔としての貫通孔４４に枠体８に対して回転自在に配された剛性の軸部材４５と、連結部材４１及び４２の他方の端部４６に固着されていると共に、架構体６の取付部材２１に形成された孔としての貫通孔（図示せず）に架構体６に対して回転自在に配された軸部材４７とを具備している。
【００２３】
連結機構３１における軸部材４５及び４７の夫々の軸心を結ぶ線４８と、連結機構３１の軸部材４５及び連結機構３４の軸部材４５の夫々の軸心を結ぶ線４９とは、角度θをなして交差する。
【００２４】
連結機構３１及びエネルギ吸収体１０において、連結部材４１及び４２の端部４３側と端部４６側とは、互いに同様に構成されているので、以下、端部４３側について詳細に説明して、必要に応じて端部４６側について詳細に説明する。
【００２５】
連結部材４１及び４２は、板部５１と、板部５１の一方の面に一体形成された環状突起部５２とを具備しており、各環状突起部５２は、貫通孔４４を規定する枠体８の円筒状の滑らかな内周面５３に摺動自在にぴたりと嵌装されている。
【００２６】
両内周面５３と共同して貫通孔４４を規定すると共に、両内周面５３に軸方向において挟まれた枠体８の円筒状の内周面５４には、軸方向に伸びる互いに平行な複数の凹所５５が形成されている。
【００２７】
両端部で連結部材４１及び４２の端部４３に固着されている軸部材４５は、枠体８に形成された貫通孔４４に枠体８に対して回転自在に配されている一方、連結部材４１及び４２の回動と共に回動するようになっており、その円筒状の表面５６には軸方向に伸びる互いに平行な複数の凹所５７を有している。
【００２８】
エネルギ吸収体１０は、両環状突起部５２の対向する環状の端面６１、枠体８の内周面５４及び軸部材４５の表面５６によって枠体８内に画成された円筒状の密閉された空間６２に隙間なしに充填された鉛からなる密に詰まった中実体である円環状部材６３を具備しており、円環状部材６３は、外周面側では内周面５４の凹所５５をも埋めており、これにより貫通孔４４において外周側では枠体８に円周方向に関して固着されており、内周面側では表面５６の凹所５７をも埋めており、これにより貫通孔４４において内周側では軸部材４５に円周方向に関して固着されて、こうして円環状部材６３は、枠体８と軸部材４５との間に介在されている。
【００２９】
円環状部材６３は、内部に鬆のような空洞を有しいてもよいが、上記のように鬆のような空洞がない中実体である方が好ましい。
【００３０】
柱２及び３並びに柱２及び３を橋絡して柱２及び３の夫々に夫々固着された梁４及び５を有した架構体６と、架構体６の柱２及び３並びに梁４及び５によって囲まれた板状の壁空間７に配された枠体８と、梁５に対する梁４の壁空間７の面内での横方向Ｈ１又はＨ２の変位で、当該変位方向Ｈ１又はＨ２と逆方向であって且つ壁空間７の面内で枠体８がＲ１又はＲ２方向に回動するように、枠体８を架構体６に連結させるべく、枠体８及び架構体６の夫々に壁空間７の面内で相対的に回動自在に連結された連結手段９と、枠体８及び架構体６に対する連結手段９の壁空間７の面内での相対的な回動において当該回動エネルギを吸収するように、枠体８及び架構体６と連結手段９との間に介在されていると共に、円環状部材６３を有したエネルギ吸収体１０とを具備しており、連結手段９は、柱２と梁５とが互いに固着されている部位側において梁５に一方の端部で壁空間７の面内で連結機構３３の軸部材４７の軸心を中心として回動自在に連結されていると共に他方の端部で枠体８の第一の部位である一の角部に壁空間７の面内で連結機構３３の軸部材４５の軸心を中心として回動自在に連結されている連結機構３３の剛性の連結部材４１及び４２と、柱３と梁４とが相互に固着されている部位側において梁４に一方の端部で壁空間７の面内で連結機構３２の軸部材４７の軸心を中心として回動自在に連結されていると共に他方の端部で枠体８の第二の部位である他の一の角部に壁空間７の面内で連結機構３２の軸部材４５の軸心を中心として回動自在に連結されている連結機構３２の剛性の連結部材４１及び４２と、柱２と梁４とが互いに固着されている部位側において梁４に一方の端部で壁空間７の面内で連結機構３１の軸部材４７の軸心を中心として回動自在に連結されていると共に他方の端部で枠体８の第三の部位である更に他の一の角部に壁空間７の面内で連結機構３１の軸部材４５の軸心を中心として回動自在に連結されている連結機構３１の剛性の連結部材４１及び４２と、柱３と梁５とが互いに固着されている部位側において梁５に一方の端部で壁空間７の面内で連結機構３４の軸部材４７の軸心を中心として回動自在に連結されていると共に他方の端部で枠体８の第四の部位である第四の角部に壁空間７の面内で連結機構３４の軸部材４５の軸心を中心として回動自在に連結されている連結機構３４の剛性の連結部材４１及び４２とを具備しており、梁５に対する梁４の壁空間７の面内での横方向Ｈ１又はＨ２の変位に基づいて連結機構３１から３４の連結部材４１及び４２を介して当該変位方向と逆方向であって且つ壁空間７の面内で枠体８が回動されるように、連結機構３３の軸部材４７の軸心と連結機構３３の軸部材４５の軸心とを結ぶ線４８及び連結機構３２の軸部材４７の軸心と連結機構３２の軸部材４５の軸心とを結ぶ線４８は、連結機構３３の軸部材４５の軸心と連結機構３２の軸部材４５の軸心とを結ぶ線４９に対して所定の角度をなして交差しており、連結機構３１の軸部材４７の軸心と連結機構３１の軸部材４５の軸心とを結ぶ線４８及び連結機構３４の軸部材４７の軸心と連結機構３４の軸部材４５の軸心とを結ぶ線４８は、連結機構３１の軸部材４５の軸心と連結機構３４の軸部材４５の軸心とを結ぶ線４９に対して所定の角度をなして交差しており、エネルギ吸収体１０は、梁５と連結機構３３の連結部材４１及び４２の一方の端部との間、連結機構３３の連結部材４１及び４２の他方の端部と枠体８の一の角部との間、梁４と連結機構３２の連結部材４１及び４２の一方の端部との間、連結機構３２の連結部材４１及び４２の他方の端部と枠体８の第二の部位である他の一の角部との間、梁４と連結機構３１の連結部材４１及び４２の一方の端部との間、連結機構３１の連結部材４１及び４２の他方の端部と枠体８の第三の部位である更に他の一の角部との間、梁５と連結機構３４の連結部材４１及び４２の一方の端部との間及び連結機構３４の連結部材４１及び４２の他方の端部と枠体８の第四の部位である第四の角部との間に介在されている以上の制震壁１では、地震により柱２及び３が例えば図５の実線で示すように撓んで梁５に対して梁４が横方向Ｈ１に変位すると、枠体８が同じく図５の実線で示すように方向Ｒ１に回動される。枠体８の方向Ｒ１の回動で、各軸部材４７と架構体６との間及び各軸部材４５と枠体８との間に相対回動が生じて、例えば、外周側では枠体８に円周方向に関して固着されている一方、内周側では軸部材４５に円周方向に関して固着されている各円環状部材６３は、円周方向に剪断変形されて、この円周方向の剪断変形により各軸部材４５と枠体８との間の回動エネルギを吸収する。柱２及び３の逆方向の撓みで梁４が梁５に対して横方向Ｈ２に変位して枠体８が方向Ｒ２に回動された場合も同様であって、而して、エネルギ吸収体１０を構成する各円環状部材６３は、各軸部材４７と架構体６との間及び各軸部材４５と枠体８との間の相対回動で円周方向に剪断変形されて、この円周方向の剪断変形により各軸部材４７と架構体６との間及び各軸部材４５と枠体８との間の回動エネルギを吸収し、延いては架構体６の横揺れエネルギを吸収する。
【００３１】
そして制震壁１は、一対の柱２及び３並びに一対の梁４及び５を有した架構６によって囲まれた板状の壁空間７に枠体８、連結機構３１〜３４及びエネルギ吸収体１０を配してなるものであるために、既存の構造物の壁にも適用でき、しかも、鉛製のエネルギ吸収体１０を枠体８及び架構体６と連結機構３１〜３４との間に介在させてなるものであるために、摩擦によるエネルギ吸収体に比較して質量の大きな構造物に対しても地震等に起因する横揺れを減衰させることができ、加えて、一方の梁５に対する他方の梁４の壁空間７の面内での横方向Ｈ１及びＨ２の変位で、当該変位方向と逆方向Ｒ１及びＲ２であって且つ壁空間７の面内で枠体８が回動するように、換言すれば、架構体６の変形方向Ｈ１及びＨ２と逆方向Ｒ１及びＲ２に枠体８が回動するように、連結機構３１〜３４を介して枠体８を架構体６に連結しているために、架構体６の変形に対して枠体８が増幅されて回動する結果、架構体６の変形エネルギを可及的速やかに減衰させることができ、而して、質量の大きな構造物に対しても地震等に起因する横揺れを可及的速やかに減衰させることができる。
【００３２】
ところで、制震壁１では、枠体８に貫通孔４４を設けて、斯かる貫通孔４４に軸部材４５を枠体８に対して回転自在に配する一方、当該軸部材４５の両端部を連結部材４１及び４２の端部４３に固着したが、これに代えて、軸部材４５を枠体８に一体的に形成して又は貫通孔４４において軸部材４５を枠体８に固着させて配する一方、連結部材４１及び４２の端部４３に貫通孔４４と同等の孔（貫通孔であってもよい）を設けると共に、当該孔に軸部材４５の端部を連結部材４１及び４２に対して回転自在に配し、斯かる軸部材４５の端部が配された孔において、外周側では連結部材４１及び４２の端部４３に円周方向に関して固着し、内周側では軸部材４５に円周方向に関して固着して当該孔に塑性体としての鉛からなる円環状部材６３を充填、配置し、これにより、連結部材４１及び４２の端部４３と軸部材４５との間にエネルギ吸収体１０を構成する円環状部材６３を介在させて制震壁１を構成してもよい。
【００３３】
また、制震壁１では、回動方向の剪断変形を円環状部材６３に生じさせて回動エネルギを吸収するようにしたが、これに代えて、図６及び図７に示すように、軸部材４５に回動しないように一体的に設けられた断面形状で楕円状の偏平体７１を具備して連結機構３１を構成し、貫通孔４４において外周側で枠体８に前記と同様にして円周方向に関して固着されていると共に、貫通孔４４において枠体８と扁平体７１との間に介在させた鉛からなる環状部材７２をもってエネルギ吸収体１０を構成してもよく、滑らかな外面７３をもった扁平体７１は、外面７３と内周面５４との間でオリフィス通路７４を形成するようになっている。
【００３４】
図６及び図７に示す制震壁１では、地震等による枠体８の方向Ｒ１及びＲ２の回動で、扁平体７１と枠体８との間に相対回動が生じると、鉛からなる環状部材７２は、オリフィス通路７４を通って塑性流動されて、この塑性流動により扁平体７１と枠体８との間の回動エネルギを吸収し、而して架構体６の横揺れエネルギを吸収するようになっている。
【００３５】
図６及び図７に示す制震壁１でも、軸部材４５を枠体８に一体的に形成して又は貫通孔４４において軸部材４５を枠体８に固着させて配する一方、連結部材４１及び４２の端部４３に貫通孔４４と同等の孔（貫通孔であってもよい）を設けると共に、当該孔に軸部材４５の端部を連結部材４１及び４２に対して回転自在に配し、斯かる軸部材４５の端部に一体的に偏平体７１を固着して設け、偏平体７１が配された孔において外周側では連結部材４１及び４２の端部４３に円周方向に関して固着して、塑性体としての鉛からなる環状部材７２を充填、配置し、これにより、連結部材４１及び４２の端部４３と偏平体７１との間に環状部材７２を介在させて制震壁１を構成してもよい。
【００３６】
図１から図４に示す制震壁１では、円環状部材６３の剪断変形により、図６及び図７に示す制震壁１では、環状部材７２の塑性流動により夫々架構体６の横揺れエネルギを吸収するようにしたが、これに代えて、図８及び図９に示すように、連結部材４１及び４２の端部４３において、一方の端面８１側では、端部４３の側面８２に形成された放射状に伸びる複数の凹所８３にまで埋め込まれて連結部材４１及び４２の端部４３に固着されていると共に、他方の端面８４側では、枠体８の側面８５に形成された放射状に伸びる複数の凹所８６にまで埋め込まれて枠体８に固着されており、且つ軸部材４５と同心に配されて、枠体８と連結部材４１及び４２の端部４３との間に介在されている鉛からなる環状部材８７をもってエネルギ吸収体１０を構成して制震壁１を具体化してもよい。
【００３７】
図８及び図９に示す制震壁１では、地震等による枠体８の方向Ｒ１及びＲ２の回動で、連結部材４１及び４２の端部４３と枠体８との間に相対回動が生じると、鉛からなる環状部材８７は、捩り剪断されて、この捩り剪断により連結部材４１及び４２の端部４３と枠体８との間の回動エネルギを吸収し、而して架構体６の横揺れエネルギを吸収するようになっている。
【００３８】
図８及び図９に示す制震壁１では、エネルギ吸収体１０と同心に配された軸部材４５は、枠体８に固着されている一方、連結部材４１及び４２の端部４３に回転自在に挿着されていても、逆に、連結部材４１及び４２の端部４３に固着されている一方、枠体８に回転自在に挿着されていても、更には、連結部材４１及び４２の端部４３及び枠体８のいずれにも回転自在に挿着されていてもよく、また、環状部材８７は、枠体８と連結部材４１との間及び枠体８と連結部材４２の端部４３との間のいずれか一方のみに介在されていてもよい。
【００３９】
エネルギ吸収体１０としては、超塑性合金製であってもよく、この場合、超塑性合金は、平均結晶粒径が５μｍ以下のα相又はα´相中に、平均結晶粒径が０．０５μｍ以下のβ相が微細分散した組織を有していると共にＺｎを３０〜８０ｗｔ％含んでいるＺｎ−Ａｌ合金からなるもの又は平均結晶粒径が５μｍ以下のα相又はα´相及びβ相を主組織とし、α相又はα´相中に、平均結晶粒径が５μｍ以下のβ相が微細分散した組織を有していると共にＺｎを７５〜９９ｗｔ％含んでいるＺｎ−Ａｌ合金からなるものが好ましい。
【００４０】
更にエネルギ吸収体１０としては、体積％で９５％以上のβ相を有し純度９５％以上のＳｎ製であってもよい。
【００４１】
上記の各例では、エネルギ吸収体１０を連結機構３１、３２、３３及び３４の夫々における連結部材４１及び４２の両方の端部４３及び４６に設けたが、これに代えて、連結部材４１及び４２の端部４３及び４６のうちの一方にのみ、好ましくは連結部材４１及び４２の端部４３のみにエネルギ吸収体１０を設けて制震壁１を構成してもよく、更には、連結機構３１、３２、３３及び３４の夫々にエネルギ吸収体１０を設ける代わりに、連結機構３１、３２、３３及び３４のうちの少なくとも一つ、例えば連結機構３１及び３２のみに又は連結機構３１及び３４のみにエネルギ吸収体１０を設けて制震壁１を構成してもよく、この場合も、連結部材４１及び４２の端部４３及び４６のうちの一方にのみ、好ましくは連結部材４１及び４２の端部４３のみにエネルギ吸収体１０を設けて制震壁１を構成してもよい。また、エネルギ吸収体１０として、剪断変形を利用するもの、塑性流動を利用するもの及び捩り剪断を利用するもののうちの一つだけを用いて制震壁１を構成してもよいが、これに代えて、これらを混合して用いて制震壁１を構成しても、また連結部材４１及び４２の端部４３及び４６のうちの少なくとも一方に、剪断変形を利用するもの、塑性流動を利用するもの及び捩り剪断を利用するもののうちの２個以上を用いて制震壁１を構成してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、既存の構造物にも適用でき、しかも、質量の大きな構造物に対しても地震等に起因する横揺れを可及的速やかに減衰させることができる制震壁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の好ましい例の正面図である。
【図２】図１に示す例の一部の斜視図である。
【図３】図２に示す一部の断面図である。
【図４】図３に示すＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。
【図５】図１に示す例の動作説明図である。
【図６】本発明の実施の形態の好ましい他の例の一部の断面図である。
【図７】図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【図８】本発明の実施の形態の好ましい更に他の例の一部の断面図である。
【図９】図８に示す例のＩＸ−ＩＸ線矢視断面説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態の好ましい更に他の例の正面図である。
【符号の説明】
１制震壁
２、３柱
４、５梁
６架構体
７壁空間
８枠体
９連結手段
１０エネルギ吸収体

Claims

一対の柱及びこの一対の柱を橋絡して一対の柱の夫々に夫々固着された一対の梁を有した架構体と、この架構体の一対の柱及び一対の梁によって囲まれた板状の壁空間に配された揺動体と、一方の梁に対する他方の梁の壁空間の面内での横方向の変位で、当該変位方向と逆方向であって且つ壁空間の面内で揺動体が回動するように、揺動体を架構体に連結させるべく、揺動体及び架構体の夫々に壁空間の面内で相対的に回動自在に連結された連結手段と、揺動体及び架構体のうちの少なくとも一方に対する連結手段の壁空間の面内での相対的な回動において当該回動エネルギを吸収するように、揺動体及び架構体のうちの少なくとも一方と連結手段との間に介在されていると共に、塑性体、弾塑性体、粘弾性体及び粘性体のうちの少なくとも一つを有したエネルギ吸収体とを具備しており、連結手段は、一対の柱のうちの一方の柱と一対の梁のうちの一方の梁とが互いに固着されている部位側において一方の柱及び一方の梁のうちの少なくとも一方に一方の端部で壁空間の面内で第一の軸心を中心として回動自在に連結されていると共に他方の端部で揺動体の第一の部位に壁空間の面内で第二の軸心を中心として回動自在に連結されている剛性の第一の連結部材と、一対の柱のうちの他方の柱と一対の梁のうちの他方の梁とが相互に固着されている部位側において他方の柱及び他方の梁のうちの少なくとも一方に一方の端部で壁空間の面内で第三の軸心を中心として回動自在に連結されていると共に他方の端部で揺動体の第二の部位に壁空間の面内で第四の軸心を中心として回動自在に連結されている剛性の第二の連結部材と、一対の柱のうちの一方の柱と一対の梁のうちの他方の梁とが互いに固着されている部位側において一方の柱及び他方の梁のうちの少なくとも一方に一方の端部で壁空間の面内で第五の軸心を中心として回動自在に連結されていると共に他方の端部で揺動体の第三の部位に壁空間の面内で第六の軸心を中心として回動自在に連結されている剛性の第三の連結部材と、一対の柱のうちの他方の柱と一対の梁のうちの一方の梁とが互いに固着されている部位側において他方の柱及び一方の梁のうちの少なくとも一方に一方の端部で壁空間の面内で第七の軸心を中心として回動自在に連結されていると共に他方の端部で揺動体の第四の部位に壁空間の面内で第八の軸心を中心として回動自在に連結されている剛性の第四の連結部材とを具備しており、一方の梁に対する他方の梁の壁空間の面内での横方向の変位に基づいて第一から第四の連結部材を介して当該変位方向と逆方向であって且つ壁空間の面内で揺動体が回動されるように、第一の軸心と第二の軸心とを結ぶ線及び第三の軸心と第四の軸心とを結ぶ線は、第二の軸心と第四の軸心とを結ぶ線に対して所定の角度をなして交差しており、第五の軸心と第六の軸心とを結ぶ線及び第七の軸心と第八の軸心とを結ぶ線は、第六の軸心と第八の軸心とを結ぶ線に対して所定の角度をなして交差しており、エネルギ吸収体は、前記一方の柱及び一方の梁のうちの少なくとも一方と第一の連結部材の一方の端部との間、第一の連結部材の他方の端部と揺動体の第一の部位との間、前記他方の柱及び他方の梁のうちの少なくとも一方と第二の連結部材の一方の端部との間、第二の連結部材の他方の端部と揺動体の第二の部位との間、前記一方の柱及び他方の梁のうちの少なくとも一方と第三の連結部材の一方の端部との間、第三の連結部材の他方の端部と揺動体の第三の部位との間、前記他方の柱及び一方の梁のうちの少なくとも一方と第四の連結部材の一方の端部との間及び第四の連結部材の他方の端部と揺動体の第四の部位との間のうちの少なくとも一つの間に介在されている制震壁。
エネルギ吸収体は、ひずみ速度０．０１／秒のとき６０％以上の伸びを有する金属製である請求項１に記載の制震壁。
エネルギ吸収体は、鉛製である請求項１又は２に記載の制震壁。
エネルギ吸収体は、Ｚｎ−Ａｌ合金製である請求項１又は２に記載の制震壁。
エネルギ吸収体は、超塑性合金製である請求項１、２又は４に記載の制震壁。
超塑性合金は、平均結晶粒径が５μｍ以下のα相又はα´相中に、平均結晶粒径が０．０５μｍ以下のβ相が微細分散した組織を有していると共にＺｎを３０〜８０ｗｔ％含んでいるＺｎ−Ａｌ合金からなる請求項５に記載の制震壁。
超塑性合金は、平均結晶粒径が５μｍ以下のα相又はα´相及びβ相を主組織とし、α相又はα´相中に、平均結晶粒径が５μｍ以下のβ相が微細分散した組織を有していると共にＺｎを７５〜９９ｗｔ％含んでいるＺｎ−Ａｌ合金からなる請求項５に記載の制震壁。
エネルギ吸収体は、体積％で９５％以上のβ相を有した純度９５％以上のＳｎ製である請求項１又は２に記載の制震壁。
エネルギ吸収体は、密封された空間に隙間なしに配されている請求項１から８のいずれか一項に記載の制震壁。
エネルギ吸収体は、密に詰まった中実体である請求項１から９のいずれか一項に記載の制震壁。
エネルギ吸収体は、内部に空洞を有する請求項１から９のいずれか一項に記載の制震壁。
揺動体は、矩形の板体又は枠体を具備しており、連結手段は、矩形の板体又は枠体の角部に壁空間の面内で相対的に回動自在に連結されている請求項１から１１のいずれか一項に記載の制震壁。
請求項１から１２のいずれか一項に記載の制震壁を具備した構造物。