JP4354390B2 - 木質系住宅用の制振装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば戸建住宅や集合住宅等の木質系住宅において、交通振動や風等により発生する振動を抑制するために設置される木質系住宅用の制振装置に関する。

一般住宅や集合住宅等の建築構造物では、交通振動や風等の外力が加振力として作用することによって振動が発生する場合がある。特に、近年では、一般住宅でも２階建や３階建が多くなってきており、そのような住宅においては、交通振動による微振動が、例えば就寝時における不快振動等の原因となることから問題となる場合もある。

なお、建築構造物の振動低減装置としては、従来より、高層ビルやタワー等の高層建築物の揺れを軽減するためのダンパ装置が提案されているが、これら高層建築物用ダンパ装置は、非常に大掛かりで想定される振動エネルギも極めて大きいものであることから、一般住宅に適用すると、高コストであるばかりか、振動エネルギが小さい交通振動等に対して充分な低減効果を得ることが難しいという問題があった。

そこで、近年では、一般住宅用の制振装置として、特許文献１〜４等において、一般住宅用の比較的コンパクトな制振装置が幾つか提案されている。これらの制振装置は、例えば図７〜図９に示すように、住宅等の天井を構成する構造部材に固定されるフレーム６等の剛性のベース部材に対して、所定質量の一つのマス部材８を、複数のゴムマウント７、…、７等のばね部材を介して弾性支持させることにより、主振動系たる一般住宅に対して作用する副振動系を構成するようになっている。これらの制振装置は、例えば一般住宅の屋根裏等の天井部に設置することにより、交通振動等に対して有効な制振効果を発揮し得るものとされている。

ところが、上記特許文献１〜４に開示された制振装置は、例えば複数本のＩ型鋼を組付けて矩形枠体状に形成したフレーム６等の上にゴムマウント７、…、７及びマス部材８からなる副振動系が設置される構造になるため、フレーム６を含めた制振装置の高さ寸法が２７０ｍｍ以上となる。そのため、比較的高さが高いＩ型鋼等の梁が使用される鉄骨系住宅においては、２本の梁間に形成される空間内に制振装置を収容した状態に設置することが可能であるが、断面が矩形で通常２５０〜２７０ｍｍ程度の高さの木材の梁が使用される木質系住宅においては、制振装置の高さが梁の高さよりも高くなってしまうことから、梁間に形成される空間内に制振装置を収容した状態に設置することができなかった。
特開２０００−１９３０１９号公報 特開２０００−１９３０２０号公報 特開２００３−３４３６４４号公報 特開２００３−３４３６４５号公報

発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、木質系住宅の梁間に形成される比較的高さの低い空間内に収容した状態で設置可能な木質系住宅用の制振装置を提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決する本発明に係る木質系住宅用の制振装置は、木質系住宅の天井部に並列状に配設された２本の梁の互いに対向する側面に取付けられて対向配置される一対のＬ型ブラケットと、各該Ｌ型ブラケットに取付けられた複数個のばね部材と該ばね部材に弾性支持されたマス部材とからなり主振動系たる前記木質系住宅に対して副振動系を構成するマスダンパと、から構成され、前記Ｌ型ブラケットは、前記梁の側面に取付けられる取付基板と、該取付基板の下端から直角方向に延出し前記ばね部材及び前記マス部材が載置固定される支持基板とを有し、該支持基板上に載置固定される前記ばね部材及び前記マス部材が、前記取付基板の下端面から上端面までの高さ内に収められているとともに、前記マス部材は、下面から鉛直方向に突出して前記支持基板に設けられた係合孔に挿通係合し、前記マス部材と前記Ｌ型ブラケットとの水平方向の相対変位を規制するストッパボルトを有することを特徴としている。

本発明の制振装置は、主振動系たる木質系住宅に対して副振動系を構成するマスダンパが、２本の梁の互いに対向する側面に取付けられる一対のＬ型ブラケット上に配設され、Ｌ型ブラケットの支持基板上に載置固定されるばね部材及びマス部材が、Ｌ型ブラケットの取付基板の下端面から上端面までの高さ内に収められていることから、高さが低くコンパクトになる。そのため、スペース効率が向上し、木質系住宅の梁間に形成される比較的高さの低い空間内に、制振装置を収容した状態で設置することが可能となる。また、マス部材に設けられているストッパボルトにより、マス部材とＬ型ブラケットとの相対変位を有効に規制することができる。

また、本発明の制振装置において採用されるＬ型ブラケットは、従来の前記制振装置において採用されていたフレーム等のベース部材に比べて大幅に軽量化することが可能であることから、制振装置のトータル重量を低減することができるので、木質系住宅への重量負荷を軽減することができる。これにより、木質系住宅の基礎の補強や設計変更等を回避しつつ、制振装置を設置することが可能となる。

また、従来の制振装置に採用されていた、複数本のＩ型鋼を組付けて矩形枠体状に形成したフレームに代わり、本発明の制振装置では距離を隔てて対向配置される一対のＬ型ブラケットが採用されていることから、定期点検時等においてばね部材の調整作業を行う際には、一対のＬ型ブラケットの間からばね部材を容易に視ることができ且つ作業者の手が容易にばね部材に届くようになるため、調整作業がし易くなる。

また、上記のばね部材の調整作業等は、住宅の屋根が勾配屋根であれば作業者が屋根裏に入って屋根裏側（天井部の上方側）から行えるが、住宅の屋根がフラット屋根であると作業者が屋根裏に入れないため天井部の下方側からしか行えない。そのため、複数本のＩ型鋼を組付けて矩形枠体状に形成したフレームを用いる従来の制振装置の場合には、屋根裏側（天井部の上方側）から作業を行う場合と天井部の下方側から作業を行う場合とで、フレームに対するばね部材の取付位置をＩ型鋼の外側部分か内側部分かに変更する必要があるため、二つの仕様のフレームを必要としていた。しかし、本発明の制振装置の場合には、天井部の上方から作業を行う場合と天井部の下方から作業を行う場合とで、Ｌ型ブラケットに対するばね部材の取付位置を変える必要がないことから、Ｌ型ブラケットの仕様が一つで済むため、従来の前記制振装置に比べて低コスト化を図ることができる。

本発明において、Ｌ型ブラケットとしては、梁の側面に取付けられる取付基板と、取付基板の下端から直角方向に延出する支持基板と、支持基板と取付基板の両端部どうしを連結する一対の補強板とからなるものが好適に採用される。このＬ型ブラケットは、例えば鉄系等の金属材料により形成することができ、その材料の強度や比重、或いはマス部材の質量や大きさ等を考慮して、その大きさ（厚さ）や形状が適宜決定される。

Ｌ型ブラケットの補強板は、マス部材の抜け落ちを阻止するストッパ部を有するように形成されることが好ましい。このストッパ部は、Ｌ型ブラケット上でばね部材により弾性支持されたマス部材が、振動入力により横揺れした際にばね部材から離脱して或いはばね部材とともにＬ型ブラケットから離脱して抜け落ちるのを阻止する部位に設けられる。これにより、制振装置に対して、マス部材の脱落を防止するフェイルセーフ機構の構造が付与される。

一対のＬ型ブラケットは、それぞれの両端部どうしが一対の連結部材により連結されて一体化されていることが好ましい。このようにすれば、一対のＬ型ブラケットの相対位置が確実に定まり、Ｌ型ブラケットに設けられる取付孔等の位置も精度良く位置決めされるので、Ｌ型ブラケットやばね部材、マス部材等の取付けが容易になる。また、Ｌ型ブラケットの剛性を高めることができるので、制振装置を設置後のＬ型ブラケットの反りや変形を防止することができる。この連結部材は、剛性等を考慮して、例えば鉄系等の金属により棒状に形成されたものを好適に採用することができる。また、連結部材とＬ型ブラケットの連結手段としては、例えば溶接やボルト締め等の従来より公知の手段を適宜採用することができる。

本発明の木質系住宅用の制振装置は、高さが低くコンパクトになるため、木質系住宅の梁間に形成される比較的高さの低い空間内に、制振装置を収容した状態で設置することができる。また、制振装置のトータル重量を低減するとこができることから、木質系住宅への重量負荷を軽減することができるため、木質系住宅の基礎の補強や設計変更等を回避しつつ設置することができる。また、一対のＬ型ブラケットが採用されていることから、定期点検時等におけるばね部材の調整作業等を容易に行うことができ、Ｌ型ブラケットの仕様も一つにすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態に係る木質系住宅用の制振装置の平面図であり、図２はその制振装置の正面図であり、図３はその制振装置の断面図であって図１のIII −III 線矢視断面図である。

本実施形態の木質系住宅用の制振装置は、図１〜図３に示すように、木質系住宅の天井部に並列状に離間して配設された２本の梁５、５の互いに対向する側面に取付けられて対向配置される一対のＬ型ブラケット１、１と、各Ｌ型ブラケット１、１に２個ずつ取付けられた合計４個のばね部材としてのゴムマウント３、…、３とそれらゴムマウント３、…、３上に載置固定されてゴムマウント３、…、３に弾性支持された１個のマス部材４とからなり主振動系たる木質系住宅に対して副振動系を構成するマスダンパ２と、から構成されている。

各Ｌ型ブラケット１、１は、厚さ約４．５ｍｍの鉄系金属板により形成されており、梁５の側面に取付けられる長方形板状の取付基板１１と、取付基板１１の長辺側一端から直角方向に屈曲延出する長方形板状の支持基板１２と、支持基板１２と取付基板１１の長手方向両端部どうしを連結する一対の補強板１３、１３とからなる。取付基板１１の長手方向において距離を隔てた所定の４ヶ所の部位には、取付ねじ（図示せず）が挿通される長円形状の挿通孔１１ａ、…、１１ａ（図３参照）が設けられている。この挿通孔１１ａ、…、１１ａは、取付基板１１の長手方向に長くなるように形成されていることにより、挿通孔１１ａ、…、１１ａに挿通される取付ねじの長手方向における取付位置の調整が可能とされている。

支持基板１２の長手方向両端部の２ヶ所には、ゴムマウント３、…、３が取付けられる取付孔（図示せず）が設けられている。また、支持基板１２の長手方向中央部には、マス部材４に設けられたストッパボルト４３が挿通係合される係合孔（図示せず）が設けられている。この係合孔（図示せず）には、緩衝用のゴムスリーブ１２ａが装着されている。補強板１３、１３は、略直角三角形の板状に形成されており、略直角をなす二辺の端面が取付基板１１と支持基板１２に溶接により接合されている。これにより、取付基板１１と支持基板１２は、支持基板１２上に載置固定されるゴムマウント３、…、３とマス部材４からなるマスダンパ２の荷重が作用したときに、それらのなす略直角の角度が広がるように変形するのを防止すべく補強されている。

上記のように構成された一対のＬ型ブラケット１、１は、木質系住宅の天井部に並列状に離間して配設された２本の梁５、５の互いに対向する側面に対して、取付基板１１、１１の各挿通孔１１ａ、…、１１ａに挿通される取付ねじ（図示せず）により、それぞれの取付基板１１、１１の外側面全体が密着する状態に取付けられて対向配置されている。これにより、一対のＬ型ブラケット１、１の両支持基板１２、１２は、水平方向に広がる同一平面上に位置し、水平方向において対向する端面どうしが所定距離を隔てた状態に配置されている。

マスダンパ２に用いられている４個のゴムマウント３、…、３は、ゴム積層型のものが採用されており、長手方向両側部分に両端がそれぞれ上方に傾斜する傾斜部をもつ矩形平板形状に形成されて互いに距離を隔てて積層配置された複数枚の金属プレートと、それら金属プレートの長手方向両端部の傾斜部どうしを連結する複数のゴム弾性体と、最下層の金属プレートとＬ型ブラケット１、１とを連結固定する第１取付部材と、最上層の金属プレートとマス部材４とを連結固定する第２取付部材と、から構成されている。ここでの第１取付部材と第２取付部材は、各金属プレートに固着された取付ボルトとこれらの取付ボルトに螺着されるナットとからなる。

これら４個のゴムマウント３、…、３は、各Ｌ型ブラケット１、１の支持基板１２、１２に設けられた取付孔（図示せず）に第１取付部材を介して取付けられており、各Ｌ型ブラケット１、１の支持基板１２、１２に２個ずつ取付けられて四角形状の４箇所に配置されている。この場合、４個のゴムマウント３、…、３は、対角線上で対向する２個のゴムマウント３、３どうしが、それらの長手方向が略平行となる状態で対向するように取付けられている。なお、図２及び図３においては、ゴムマウント３のみが正面視で示されている。

マスダンパ２に用いられているマス部材４は、矩形平板状の本体マス４１と、本体マス４１の下面に着脱自在に固定される質量調整用の補助マス４５とから構成されている。本体マス４１は、薄い矩形の鉄系金属板が複数枚重ね合わせられて、ボルト及びナットからなる緊締部材４２、４２により２箇所で緊締されて一体化されたものである。この本体マス４１は、４個のゴムマウント３、…、３上に載置されたその角部下面の４箇所が第２取付部材で固定されており、これにより、鉛直方向において４個のゴムマウント３、…、３で弾性支持されている。この場合、Ｌ型ブラケット１、１の下端面から本体マス４１の上端面までの高さＨが２５０ｍｍ以下とされていることにより、断面が矩形の木材の梁５、５の高さ（２５０〜２７０ｍｍ程度）よりも制振装置の高さが充分に低くなるようにされ、コンパクト化が図られている。

この本体マス４１の所定の２箇所の部位には、その下面から鉛直方向に突出して、各Ｌ型ブラケット１、１の支持基板１２、１２に設けられた係合孔（図示せず）に挿通係合されたストッパボルト４３、４３が設けられている。このストッパボルト４３、４３が設けられていることによって、水平方向の過大な振動が入力したときに、Ｌ型ブラケット１、１に対するマス部材４の水平方向への所定以上の変位が規制されるようになっている。

補助マス４５は、本体マス４１よりも充分に薄肉で且つ平面形状も小さくされて、本体マス４１の外周縁部から突出することなく本体マス４１の下面に重ね合わせて固定される矩形平板形状の鉄系金属板が採用されている。この補助マス４５は、本体マス４１とＬ型ブラケット１、１の支持基板１２、１２との間の空間に複数枚配設することができる程に薄肉とされており、必要に応じて、１枚或いは２枚以上を重ね合わせて本体マス４１に固定することにより、補助マス４５の装着枚数に応じてマス部材４の実質的な質量を変更設定することが可能とされている。

この補助マス４５は、幅方向一方の端縁部からそれぞれ直線的且つ互いに平行に延びる二条のスリット４６、４６を有し、これらのスリット４６、４６に挿通される３本の固定ボルト４７によって、本実施形態では複数枚の補助マス４５が本体マス４１に対して固定されている。この場合、３本の固定ボルト４７の挿通用の穴がスリット４６、４６で形成されていることから、全ての固定ボルト４７を緩めて本体マス４１の下面側に隙間を形成するだけで、補助マス４５を本体マス４１の下面に沿って側方にスライドさせることにより、補助マス４５を本体マス４１に対して容易に着脱することが可能となっている。

以上のように構成された本実施形態の制振装置は、木質系住宅の天井部に並列状に離間して配設された２本の梁５、５の対向する側面に対して、一対のＬ型ブラケット１、１が対向配置された状態に取付けられることにより、複数個のものが設置される。本実施形態の場合には、四つの制振装置が、天井部の略中央部に位置する２本の梁５、５の間に、梁５、５の長手方向において適宜距離を隔てた状態に設置される。即ち、主振動系たる木質系住宅の充分な振動低減効果が得られるようにするには、制振装置のマス部材４の総合質量は、木質系住宅のマスとしての質量の１〜２％程度必要であるが、マス部材４を四つに分割した状態で用いることにより、分割された四つのマス部材４の固有振動数を微妙に異なるように設定して、問題となる振動周波数に対して幅をもたせて、広範囲に効くようにさせている。

この場合、四つの制振装置の各マスダンパ２、…、２は、同一の周波数域にチューニングされていてもよいが、例えば各ゴムマウント３、…、３のばね定数やマス部材４の補助マス４５を調整することによって、各マスダンパ２、…、２を二つ以上の異なる周波数域にチューニングされている。これにより、例えば部材の温度変化や家財道具の搬入に伴う家屋のマス変化等に伴って、制振すべき木質系住宅自体の固有振動数が変化した場合や、マス部材４の質量やゴムマウント３、…、３のばね定数等に製造上の誤差等が発生した場合等においても、木質系住宅に対する制振効果を安定して得ることが可能となる。

以上のように、本実施形態の制振装置は、主振動系たる木質系住宅に対して副振動系を構成するマスダンパ２が、２本の梁５、５の互いに対向する側面に取付けられる一対のＬ型ブラケット１、１上に配設されており、且つＬ型ブラケット１、１の支持基板１２上に載置固定されるゴムマウント３、…、３及びマス部材４が、取付基板１１の下端面から上端面までの高さ内に収められている。これにより、制振装置の高さが梁５、５の高さよりも充分に低くされ、コンパクト化されているため、スペース効率が向上し、木質系住宅の梁５、５間に形成される比較的高さの低い空間内に、制振装置を収容した状態で設置することができる。

また、本実施形態の制振装置において採用されるＬ型ブラケット１、１は、従来の前記制振装置において採用されていたフレーム等のベース部材に比べて大幅に軽量化されていることから、制振装置のトータル重量を低減するとこができるので、木質系住宅への重量負荷を軽減することができる。これにより、木質系住宅の基礎の補強や設計変更等を回避しつつ、制振装置を設置することが可能となる。

また、本実施形態の制振装置では、従来の制振装置に採用されていた、複数本のＩ型鋼を組付けて矩形枠体状に形成したフレームに代わり、距離を隔てて対向配置される一対のＬ型ブラケット１、１が採用されていることから、定期点検時等においてゴムマウント３、…、３やマス部材４の調整作業を行う際には、一対のＬ型ブラケット１、１の間からゴムマウント３、…、３やマス部材４を容易に視ることができ、且つ作業者の手がそれらの部材に容易に届くようになるため、調整作業を容易に行うことができる。

さらに、本実施形態の制振装置は、定期点検時等のゴムマウント３、…、３やマス部材４の調整作業を行う際に、天井部の上方側（屋根裏側）から行う場合と下方側から行う場合とで、Ｌ型ブラケット１、１に対するゴムマウント３、…、３の取付位置を変える必要がないことから、Ｌ型ブラケット１、１の仕様が一つで済むため、従来の前記制振装置に比べて低コスト化を図ることができる。

なお、上記実施形態において用いられる一対のＬ型ブラケット１、１の補強板１３、１３に対して、図４に示すように、マス部材４の抜け落ちを阻止するストッパ部１３ａ、１３ａを設けることができる。このストッパ部１３ａ、１３ａは、一対のＬ型ブラケット１、１が対向する方向において向かい合う補強板１３、１３どうしの関連によって設けられるものであって、略直角三角形に形成された上記実施形態の補強板１３、１３に対して、内側へ下降傾斜する辺の中央より上方部分に上方及び内方へ突出するように設けられている。即ち、このストッパ部１３ａ、１３ａは、向かい合った二つの補強板１３、１３の間に形成される空間の幅寸法が、一対のＬ型ブラケット１、１が対向する方向におけるマス部材４の幅寸法よりも小さくなるように形成されている。

このようにストッパ部１３ａ、１３ａが設けられていることによって、Ｌ型ブラケット１、１上でゴムマウント３、…、３により弾性支持されたマス部材４が振動入力により横揺れした際に、ゴムマウント３、…、３から離脱して或いはゴムマウント３、…、３とともにＬ型ブラケット１、１から離脱して抜け落ちるのを阻止することができる。これにより、制振装置に対して、マス部材４の脱落を防止するフェイルセーフ機構の構造を付与することができる。

また、上記実施形態において用いられる一対のＬ型ブラケット１、１に対して、図５及び図６に示すように、一対のＬ型ブラケット１、１のそれぞれの両端部どうしを連結するように接合される連結部材１５、１５を設けることができる。この場合、連結部材１５、１５は、鉄系金属により所定長さの棒状に形成されており、その両端がＬ型ブラケット１、１の各支持基板１２、１２に溶接により接合されている。このように連結部材１５、１５を設けることによって、一対のＬ型ブラケット１、１の相対位置を確実に定めることができ、Ｌ型ブラケット１、１の取付基板１１、１１に設けられる挿通孔（図示せず）や支持基板１２、１２に設けられる取付孔１２ｂの位置も精度良く位置決めされるので、Ｌ型ブラケット１、１やゴムマウント３、…、３、マス部材４等の取付けを容易に行うことができる。また、Ｌ型ブラケット１、１の剛性を高めることができるので、制振装置を設置後のＬ型ブラケット１、１の反りや変形を防止することができる。

また、Ｌ型ブラケット１、１と連結部材１５、１５との連結手段としては、ボルト締めによる方法もあり、この方法で連結して、精度良く位置決めし、Ｌ型ブラケット１、１やばね部材、マス部材等の取付けを容易に行うこともできる。このボルト締めの場合には、Ｌ型ブラケット１、１やばね部材、マス部材等の取付け後に、場合によっては連結部材１５、１５を取り外すこともできる。

本発明の実施形態に係る木質系住宅用の制振装置の平面図である。 本発明の実施形態に係る木質系住宅用の制振装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る木質系住宅用の制振装置の断面図であって図１のIII −III 線矢視断面図である。 本発明に係るＬ型ブラケットの他の実施形態を示す正面図である。 本発明に係るＬ型ブラケットのその他の実施形態を示す平面図である。 図５に示されたＬ型ブラケットの正面図である。 従来の制振装置の平面図である。 従来の制振装置の正面図である。 従来の制振装置の側面図である。

符号の説明

１…Ｌ型ブラケット ２…マスダンパ ３、７…ゴムマウント（ばね部材）
４、８…マス部材 ５…梁 ６…フレーム １１…取付基板
１１ａ…挿通孔 １２…支持基板 １２ａ……ゴムスリーブ
１２ｂ……取付孔 １３…補強板 １３ａ…ストッパ部 １５…連結部材
４１…本体マス ４２…緊締部材 ４３…ストッパボルト ４５…補助マス
４６…スリット ４７…固定ボルト

Claims (6)

1. 木質系住宅の天井部に並列状に配設された２本の梁の互いに対向する側面に取付けられて対向配置される一対のＬ型ブラケットと、
   各該Ｌ型ブラケットに取付けられた複数個のばね部材と該ばね部材に弾性支持されたマス部材とからなり主振動系たる前記木質系住宅に対して副振動系を構成するマスダンパと、から構成され、
   前記Ｌ型ブラケットは、前記梁の側面に取付けられる取付基板と、該取付基板の下端から直角方向に延出し前記ばね部材が取付けられる支持基板とを有し、該支持基板上に載置固定される前記ばね部材及び前記マス部材が、前記取付基板の下端面から上端面までの高さ内に収められているとともに、
   前記マス部材は、下面から鉛直方向に突出して前記支持基板に設けられた係合孔に挿通係合し、前記マス部材と前記Ｌ型ブラケットとの水平方向の相対変位を規制するストッパボルトを有することを特徴とする木質系住宅用の制振装置。
2. 前記Ｌ型ブラケットは、前記支持基板と前記取付基板の両端部どうしを連結する一対の補強板を有する請求項１に記載の木質系住宅用の制振装置。
3. 前記補強板は、前記マス部材の抜け落ち阻止するストッパ部を有する請求項２に記載の木質系住宅用の制振装置。
4. 一対の前記Ｌ型ブラケットは、それぞれの両端部どうしのみが一対の連結部材により連結されて一体化されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の木質系住宅用の制振装置。
5. 前記マス部材は、本体マスと、該本体マスの下面に着脱自在に固定される質量調整用の補助マスとからなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の木質系住宅用の制振装置。
6. 前記補助マスは、一方の端縁部から前記梁の延びる方向に直線的に延びるスリットを有し、該スリットを介して前記本体マスに対しスライドさせることにより着脱可能とされている請求項５に記載の木質系住宅用の制振装置。

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