JP4959636B2 - 制振部材 - Google Patents

Description

本発明は、制振部材に関するものであり、特に、横揺れの対策に適した制振部材に関するものである。

建築物・建造物（以下、単に「建築物等」と称す）に施される振動対策構造の一つとして、制振構造というものが知られている。制振構造とは、構造躯体の特定部位に設置された制振部材が揺れを抑制することによって、建築物等が振動を受けた際の応答を低減し、建築物等の安全性を確保しようとする構造を示す。なお、本件において「制振構造」と言う場合は、地震だけではなく、風や車の往来などに起因する広範な振動を制する構造を示す。

制振構造に用いられる制振部材には各種のものがあるが、その一つとして、摩擦によって振動エネルギーを減衰させるダンパーを配置するものが知られている。例えば特許文献１には、一対のくの字形の折れ曲り材が、略Ｘ形になるように角部分同士を摩擦ダンパーを介して連結するとともに、土台や梁等の横部材へ取り付ける制振部材が開示されている。

具体的には、摩擦ダンパーは、一方の折れ曲り材の角部分に溶接された第１プレートと、他方の折れ曲り材の角部分に溶接された第２プレートと、該第１プレートと該第２プレートとの間に介在されるステンレスプレートと、該第２プレートの該ステンレスプレートとは反対側の面に配設されるステンレスプレート及び板状ワッシャーとを備え、該第１プレート、該ステンレスプレート及び板状ワッシャーには、一対のボルト挿入用の円孔が夫々形成され、該第２プレートには、該ボルト挿入用の長孔が形成され、ボルトを挿入して締め付けることによって、各プレートが摩擦接合されており、該第２プレートの長孔の範囲内で上下方向への移動が許容される構成になっている。一対の折れ曲り材に大きな振動が加わり、所定以上の荷重が摩擦ダンパーに加わると、ステンレスプレートと第２プレートとの間に上下方向への位置ずれが起こる。そして、このときのプレートの位置ずれによる摩擦抵抗によって振動エネルギーが吸収され、ダンパーとして働くという構造である。

特開２００１−３３６３０３号公報

しかし、特許文献１に開示されている制振構造は、その構造上、大地震のような大きな振動エネルギーが作用した場合には摩擦ダンパーとして機能するものの、中地震や交通振動のような比較的小さな振動エネルギーが作用した場合には、略Ｘ形の折れ曲がり材等が筋違いとして機能し、振動エネルギーに抵抗するので、摩擦ダンパーは機能せず、比較的小さな振動エネルギーに対しては、制振効果が十分に得られないという問題があった。

また、特許文献１に開示されている制振構造は、ひとたび制振機能が発揮されてプレートの位置ずれが起こると、摩擦ダンパーの位置ずれを補正するために、内装や壁板などを取り外してボルトを外し建築物等の残留変形を直してからボルトを締め直すという手間が生じた。

そこで、本発明は、上記の実状に鑑み、比較的小さな振動エネルギーに対しても制振効果を発揮可能であると共に、ひとたび制振機能を発揮させても交換や補修の必要が生じ難い制振部材を提供することを課題とする。

本発明に係る制振部材は、「略水平方向に配設された第一水平構造躯体と、該第一水平構造躯体の上側または下側の対向する位置に、略水平方向に配設された第二水平構造躯体と、前記第一水平構造躯体及び前記第二水平構造躯体に対して略垂直方向に且つ互いに平行な状態で立設された一対の垂直構造躯体とで構成される閉空間内に取設される制振部材であって、
該閉空間内の略中央付近に配置されると共にプレート及びブレース材を介して前記第一水平構造躯体に対して連結されて、該第一水平構造躯体の移動に従動する第一支持材と、
該第一支持材を両側から挟み込むように略平行な状態で配置されると共にプレート及びブレース材を介して前記第二水平構造躯体に連結されて、前記第二水平構造躯体の移動に従動する一対の第二支持材と、
前記第一支持材と前記一対の第二支持材との間に夫々配設された重ね板バネとを具備し、
該重ね板バネは、
長尺状の板バネで、両端側が前記第一支持材に対して接続されており、中間部分は前記第一支持材に対して第一空隙が形成されるように湾曲している第一板バネと、
長尺状の板バネで、前記第一板バネに対して両端側が摺動可能に接触していると共に、中間部分は前記第一板バネに対して第二空隙が形成されるように湾曲しており、前記第二支持材の移動に従動して湾曲の状態が変化する第二板バネと、
前記第一板バネ及び前記第二板バネを略中央付近で貫通して束ねている連結部材と、
を有している」ものである。

ここで、「水平構造躯体」とは、略水平方向に架設される構造躯体を示し、例えば梁、胴差、土台等が挙げられる。また、「垂直構造躯体」とは、水平構造躯体に対して略垂直方向に支持され屋根や床の荷重を支える構造躯体であり、管柱や通し柱などの柱部材が例示できる。いずれの構造躯体も、その材質は特に限定されるものではなく、木質材料でも良いし、鉄骨材料でも良い。

また、第一板バネの「両端側が第一支持材に対して接続されて」いる状態としては、第一支持材の動きに連動して第一板バネが動くように接続されている形態であれば良く、例えば、第一板バネの両端側を第一支持材に対して固定する、何れか一端側のみを固定する、両端側を第一支持材に対して接触させると共に摺動可能な状態で接続する、等の状態が例示できる。

本発明の制振部材によれば、第一支持材は第一水平構造躯体に従動するように連結されている。従って、地震や交通振動等による振動が建築物に加わり、第一水平構造躯体が水平方向に揺動すると、その動きに従動して第一支持材も水平方向に揺動する。一方、第二支持材は、第二水平構造躯体に従動するように連結されているので、振動によって第二水平構造躯体が水平方向に揺動すると、その動きに従動して第二支持材も水平方向に揺動する。そして、第一水平構造躯体と第二水平構造躯体との位置関係が、振動前の互いの位置関係に対して相対的に変化すると、第一支持材と第二支持材との間に配設された重ね板バネに水平方向の力が加わる。これにより、第二板バネ等による減衰力が発揮されて、建築物に加えられた振動の収束が早まる。

この点を、より具体的に説明する。第一水平構造躯体及び第二水平構造躯体の間には、一対の垂直構造躯体が垂直に且つ互いに平行な状態で立設されており、振動が加わらない平常時には、これらの構造躯体は、略長方形（または正方形）の閉空間を構成している。しかし、地震や交通振動等によって建築物に左右方向の振動が加わると、その振動が第一水平構造躯体、第二水平構造躯体、及び一対の垂直構造躯体（以下、単に「構造躯体」と称す）に伝わって、第一水平構造躯体と第二水平構造躯体とが左右方向（水平方向）に揺動する。

例えば、第一水平構造躯体が第二水平構造躯体に対して相対的に右側に移動した場合を仮定する。そうすると、第一支持材が、第一水平構造躯体の動きに従動して右側へ移動する。なお、本例における「右側」及び「左側」とは、説明の便宜上想定した移動方向であって、構造躯体の構成する略長方形の閉空間を正面視とした場合の水平方向の移動を仮定したものである。第一支持材が右側へ移動すると、第一支持材の右側に配置されていた一方の第二支持材との間隙が狭まり、これらの支持材の間に配設されていた一方の重ね板バネには、水平方向に圧縮しようとする力が加わる。一方、第一支持材と他方の第二支持材との間隔は広がるので、これらの間に配設されていた他方の重ね板バネには、水平方向に広げようとする力が加わる。

ところで、第二板バネの両端側は、第一板バネに対して摺動可能な状態で接触しているので、その接触面には所定の静摩擦力が働いている。ここで、一方の重ね板バネに加わった圧縮される方向の力が当該接触面の摩擦力よりも大きくなると、一方の重ね板バネの第二板バネ（以下、「単に「一方の第二板バネ」と称す）の両端側が摺動を開始し、湾曲状態が変化する。具体的には、第一支持材と一方の第二支持材との間隔が狭まることで、一方の第二板バネの第二空隙が狭まる方向に力を受ける。その力が一方の第二板バネの接触面に発生する静摩擦力より大きくなることで、両端側が摺動し、第二空隙が狭まって第二板バネが伸びる（湾曲状態が変化する）。また、第一支持材と他方の第二支持材との間隔は大きくなるので、その動きに従動して他方の重ね板バネの第二板バネ（以下、単に「他方の第二板バネ」と称す）は、両端側が摺動して第二空隙が広がる方向に湾曲状態を変化させる。

そうすると、第二板バネの摺動面において摩擦熱が発生するので、振動のエネルギーが摩擦により熱エネルギーに変換され、振動が減衰する。つまり、第二板バネの両端側が摺動する際に発生する摩擦熱が振動のエネルギーを減衰し、構造躯体に伝わった振動の収束を早めるから、建築物内の人間や備品に揺れを伝わりにくくし、居住性の向上を図ることができる。なお、第一板バネの両端側（若しくは何れか一端側）が摺動可能な状態であった場合は、その接触面にも所定の摩擦力が働くので、第二板バネと同様に振動のエネルギーが減衰し、制振部材全体の減衰効果をより強化することができる。

一方、第一水平構造躯体が第二水平構造躯体に対して左側に移動した場合は、第一支持材が左側へ移動し、他方の第二支持材との間隙が狭まり、これらの支持材の間に配設されていた他方の重ね板バネには、水平方向に圧縮される方向へ力が加わる。一方、第一支持材と一方の第二支持材との間隔は広がるので、これらの間に配設されていた一方の重ね板バネには、水平方向に広げようとする力が加わる。他方の重ね板バネに加わった圧縮される方向の力が他方の第二板バネの接触面に発生する静摩擦力よりも大きくなると、両端部が摺動し、第二空隙が狭まる方向に第二板バネが伸びる。同時に、一方の重ね板バネに加わった水平方向に広げようとする力が一方の第二板バネの接触面に発生する静摩擦力よりも大きくなると、一方の第二板バネの両端側が摺動し、第二空隙が広がる方向に湾曲状態を変化させる。こうして一方と他方との重ね板バネの第二板バネの両端側が夫々が摺動すると、その接触面において摩擦熱が発生し、構造躯体に加えられた振動エネルギーの収束が早まる。

なお、第二水平構造躯体が第一水平構造躯体に対して右側に移動した場合は、相対的に、第一水平構造躯体が第二水平構造躯体に対して左側に移動した場合と同様の作用を生じる。すなわち、第二水平構造躯体の動きに従動して第二支持材が右側へ移動し、第一支持材と他方の第二支持材との間隙が狭まると同時に、第一支持材と一方の第二支持材との間隔は広がるので、第一水平構造躯体が第二水平構造躯体に対して左側に移動した場合と同様の作用を生じる。第二水平構造躯体が第一水平構造躯体に対して左側に移動した場合は、相対的に、第一水平構造躯体が第二水平構造躯体に対して右側に移動した場合と同様の作用を生じる。すなわち、第二水平構造躯体の動きに従動して第二支持材が左側へ移動し、第一支持材とその右側に配置されていた一方の第二支持材との間隙が狭まると同時に、第一支持材と他方の第二支持材との間隔は広がるので、第一水平構造躯体が第二水平構造躯体に対して右側に移動した場合と同様の作用を生じる。

このように、本発明の制振部材によれば、水平構造躯体が揺動すると、第一支持材及び第二支持材がその揺動に従動する。これにより、これらの支持材の間に配設される重ね板バネが夫々湾曲し、摺動可能な端部が摺動するので、水平構造躯体に加わった振動エネルギーが熱エネルギーに変換され振動が減衰する。これにより、水平構造躯体の揺動周期の収束を早めることができるので、建築物内の人間や備品に揺れを伝わりにくくし、居住性の向上を図ることができる。

また、本発明の制振部材は、比較的小さな振動に対して効果的に制振効果を発揮できるという優れた特徴を有している。なぜならば、従来の重ね板バネ機構は、複数の板バネ同士が全面的に接触しているのに対し、本発明では、第一板バネと第二板バネとの間には第二空隙が設けられているからである。すなわち、第一板バネに対する第二板バネの接触面積は、その両端付近に限定されているので、これらを全面的に接触させる場合に比べて、両板バネ間に発生する摩擦力を小さくできる。これにより、比較的小さな振動であっても第二板バネの摺動が開始され、振動エネルギーを減衰させるので、微振動時においても制振効果が発揮される高感度な制振部材を提供できる。

さらに、本発明の制振部材は、第二板バネ等の湾曲状態が変化することでその制振効果が発揮される。従って、振動が収束した後は湾曲状態が元に戻るだけであり、従来のように内装や壁板などを取り外してボルトを外し、建築物等の残留変形を直してからボルトを締め直すという手間が無いから、ひとたび制振機能を発揮させても交換や補修の必要が生じ難い制振部材を提供できる。

また、本発明の制振部材において、「前記ブレース材は、
前記第一水平構造躯体及び一方の垂直構造躯体の為す第一入隅部から、前記閉空間の略中央付近に向って斜めに配設された棒状の第一ブレース材と、
前記第一水平構造躯体及び他方の垂直構造躯体の為す第二入隅部から、前記閉空間の略中央付近に向って斜めに配設された棒状の第二ブレース材と、
前記第二水平構造躯体及び前記一方の垂直構造躯体の為す第三入隅部から、前記閉空間の略中央付近に向って斜めに配設された棒状の第三ブレース材と、
前記第二水平構造躯体及び前記他方の垂直構造躯体の為す第四入隅部から、前記閉空間の略中央付近に向って斜めに配設された棒状の第四ブレース材とから成り、
前記第一支持材は、前記第一ブレース材と、前記第二ブレース材と、該第一ブレース材及び該第二ブレース材の反入隅部側に配設されたプレートとを介して前記第一水平構造躯体に連結されており、
夫々の前記第二支持材は、前記第三ブレース材と、前記第四ブレース材と、該第三ブレース材及び該第四ブレース材の反入隅部側に配設されたプレートとを介して前記第二水平構造躯体に連結されている」ものとしても良い。

ここで、「第一入隅部」、「第二入隅部」、「第三入隅部」、及び「第四入隅部」とは、第一・第二水平構造躯体と、一対の垂直構造躯体とで構成される閉空間内側角部分を夫々示している。なお、「第一ブレース材」、「第二ブレース材」、「第三ブレース材」、及び「第四ブレース材」とは、棒状の部材を用いてブレース状に配置することに基づく名称であり、これらの部材がブレースとしての機能を必ず保証することを示しているとは限らない。

ところで、第一支持材を第一水平構造躯体に、および／又は第二支持材を第二水平構造躯体に連結する構成としては、様々な形態が考えられる。例えば、一本の棒材を、第一水平構造躯体または第二水平構造躯体に夫々垂直な状態で（すなわち、第一水平構造躯体・第二水平構造躯体と棒材とで夫々Ｔの字を形成するように）接合し、この棒材を介して第一支持材・第二支持材を夫々連結する、という構成が考えられる。

しかし、上記の構成のように、第一水平構造躯体と第一支持材および／または第二水平構造躯体と第二支持材とを一本の棒材で連結すると、棒材が撓みやすくなるので、第一水平構造躯体・第二水平構造躯体に伝わる振動が棒材の撓みに吸収され、重ね板バネの減衰効果を十分に生かせない場合が考えられる。この懸念を払拭するためには、例えば棒材の厚みや太さを増大させ、剛性を向上させる等の方法が考えられるが、そうすると、制振部材の重量が増大する傾向があった。

これに対し、本発明の制振部材によれば、第一支持材は、棒状の第一ブレース材と第二ブレース材の二本のブレース材と第一水平構造躯体とが為す略三角形状の連結構造をしている。従って、一本の棒材を用いてＴの字状に連結される場合よりも、略三角形状の連結構造の方が連結部材の撓みや変形による問題を払拭できる。これにより、連結部材を大型化することなく安定して第一支持材を支持できるので、制振部材の軽量化に貢献できる。制振部材を軽量化できると、運搬や保管に要する手間やコストを大きく削減でき経済的である。

また、本発明の制振部材において、「両端部が一対の前記垂直構造躯体に夫々当接するように配設され前記第一水平構造躯体に取り付けられる第一介挿部材と、
両端部が一対の前記垂直構造躯体に夫々当接するように配設され前記第二水平構造躯体に取り付けられる第二介挿部材と
をさらに有し、
前記第一ブレース材及び前記第二ブレース材は、前記第一介挿部材に対して連結されることで略三角形状の連結構造が形成されており、
前記第三ブレース材及び前記第四ブレース材は、前記第二介挿部材に対して連結されることで略三角形状の連結構造が形成されている」ものとすることができる。

ここで、「第一ブレース材および第二ブレース材は、第一介挿部材に対して連結される」とは、第一ブレース材および第二ブレース材をそれぞれ第一介挿部材に直接連結させる状態だけではなく、プレート等の所定の部材を介して第一介挿部材に連結させる状態も含む。また、第一ブレース材または第二ブレース材のいずれか一方を第一介挿部材に直接連結させ、他方を前記所定の部材を介して第一介挿部材に連結させる状態も含む。同様にして、「第三ブレース材および第四ブレース材は、第二介挿部材に対して連結される」とは、第三ブレース材および第四ブレース材をそれぞれ第二介挿部材に直接連結させる状態、プレート等の所定の部材を介して第二介挿部材に連結させる状態、および、第三ブレース材または第四ブレース材のいずれか一方を第二介挿部材に直接連結させ、他方を前記所定の部材を介して第二介挿部材に連結させる状態を含む。

ところで、本発明の制振部材は、様々な工法の建築物に対応でき、例えば木造軸組構法や鉄骨構造のブレース構造などに特に好適に取設できるが、その取設方法は特に限定されない。全ての構成要素を工場で組み立ててから現場に搬入しても良いし（プレハブ工法等）、逆に、全ての構成要素を現場で組み立てても構わない。しかし、本発明のように、第一ブレース材及び第二ブレース材を、夫々第一介挿部材に対して連結させる略三角形状の連結構造を形成すると、所望の形状バランスを保った状態で、既設の第一水平構造躯体等に第一ブレース材と第二ブレース材とを簡単に取設することが可能となる。例えば、工場等のような作業条件の良い場所で第一ブレース材と第二ブレース材との連結構造の形状バランスを調整してから現場に持ち込むことが可能となる。従って、作業条件が限定される現場で、第一ブレース材と第二ブレース材とを夫々直接第一水平構造躯体に連結させる場合に比べて、現場での作業時間を短くし、施工の精度を比較的簡単に向上させることができる。

また、第一介挿部材は、両端部が一対の垂直構造躯体に夫々当接するように配設し、第一水平構造躯体に連結されるので、棒状の第一ブレース材や第二ブレース材を直接第一水平構造躯体に連結させる場合に比べて、接合方法に自由度が増し、作業性も向上する。よって、現場での作業時間の短縮化や施工精度の向上にさらに貢献できる。

同様にして、第三ブレース材及び第四ブレース材を、夫々第二介挿部材に対して連結させることで略三角形状の連結構造を形成すると、比較的作業性の良い状態で第三ブレース材と第四ブレース材との連結構造の形状バランスを調整し、第二水平構造躯体に連結できる。さらに、棒状の第三ブレース材や第四ブレース材を直接第二水平構造躯体に連結させる場合に比べて、接合方法に自由度が増し、現場での作業時間の短縮化や施工精度の向上に貢献できる。

また、本発明の制振部材によれば、第一介挿部材及び第二介挿部材は、夫々一対の垂直構造躯体に対し両端部が当接状態で介挿されている。従って、垂直構造躯体の立設状態を若干ながら補強する効果が期待できるので、制振効果と共に補強効果も期待できる制振部材を提供できる。

このように、本発明の制振部材によれば、建築物等に加わる横揺れを制振し、建築物内の人間や備品に揺れを伝わりにくくできるので、居住性の向上を図ることができる。特に、本発明の制振部材は、比較的小さな振動に対しても効果的に制振効果を発揮できるという優れた特徴を有しているので、中規模以下の地震や交通振動等の小さな振動を効果的に制振できる高感度な制振部材を提供できる。また、本発明の制振部材によれば、振動が収束した後は重ね板バネの湾曲状態が元に戻り、設計当初の取設位置に戻る。従って、一度制振効果を発揮させた後も部品を交換する必要はなく、度重なる振動にも繰り返し制振機能を発揮する保守性に優れた制振部材を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態である制振部材について、図１乃至図４に基づき説明する。図１は制振部材の使用状態を示す正面図、図２は図１の一部を拡大した拡大図、図３は重ね板バネの断面を示す断面図、図４は制振部材の働きを説明する説明図である。

本例の制振部材１は、図１に主に示すように、略水平方向に架設された上部梁２と、上部梁２の下側に架設された下部梁３と、上部梁２と下部梁３との間に立設された一対の柱４及び柱５とで構成される略長方形の閉空間Ｒ内に取設されるものである。閉空間Ｒ内の略中央付近には、第一支持材６が備えられている。また、第一支持材６の左右両側には、第一支持材６を両側から挟み込むように略平行な状態で配置された一対の第二支持材７ａ，７ｂが更に備えられている。そして、第一支持材６と第二支持材７ａ，７ｂとの間には、一対の重ね板バネ８ａ，８ｂが夫々具備されている。なお、上部梁２、下部梁３、及び柱４，５は、本例では木造軸組構法によって立設された木製の構造躯体を例示している。ここで、「上部梁２」が本発明の「第一水平構造躯体」に相当し、「下部梁３」が「第二水平構造躯体」に、「柱４，５」が「一対の垂直構造躯体」に夫々相当する。

第一支持材６は、図１乃至図３に示すように、重ね板バネ８ａ，８ｂの第一板バネ９ａ，９ｂ（図２参照：詳細は後述する）を支持する部材であり、閉空間Ｒ内の略中央付近に配置され、第一介挿部材１１、第一ブレース材１３、第二ブレース材１５、第一プレート１６、第二プレート１７、および第三プレート１８を介して上部梁２に連結されている。

より具体的には、第一支持材６の上端側は、第三プレート１８に対して連結されている。そして、第三プレート１８には、第一ブレース材１３および第二ブレース材１５がさらに連結されている。第一ブレース材１３は、上部梁２と柱４との第一入隅部１２から、閉空間Ｒの略中央付近に向って斜めに配設され、第二ブレース材１５は、上部梁２と柱５との第二入隅部１４から、閉空間Ｒの略中央付近に向って斜めに配設されている。第一ブレース材１３および第二ブレース材１５の下端側は、夫々第三プレート１８に対して連結されている。ここで、「第三プレート１８」が、本発明の「第一ブレース材と第二ブレース材の反入隅部側に配設されたプレート」に相当する。

さらに、第一ブレース材１３および第二ブレース材１５の上端側は、夫々第一プレート１６および第二プレート１７を介して第一介挿部材１１に連結されている。このように、第一支持材６は、第一介挿部材１１、第一ブレース材１３、第二ブレース材１５、第一プレート１６、第二プレート１７、および第三プレート１８を介して上部梁２に連結されている。なお、第一ブレース材１３及び第二ブレース材１５は、第一介挿部材１１及び第三プレート１８に連結されていることにより、略三角形状の連結構造が形成されている。

第一介挿部材１１は、平行な二つのフランジ部４１ａ，４１ｂのうち一方のフランジ部４１ａが上部梁２の下面に当接し、左右の両端部（右端部１９ａ、左端部１９ｂ）が柱４，５に夫々当接状態で横架されている。フランジ部４１ａには、接合部材２０（図１では二つの接合部材２０のみを図示している）が貫通しており第一介挿部材１１を上部梁２に連結させている。他方のフランジ部４１ｂには第一プレート１６及び第二プレート１７が夫々接合されている。

第二支持材７ａ，７ｂは、図１乃至図３に示すように、下部梁３の揺動を第二板バネ３３ａ，３３ｂ（図２参照：詳細は後述する）に伝達する部材であり、重ね板バネ８ａ，８ｂの連結部材４０ａ，４０ｂ（後述する）の一端部が固定されていると共に、第二介挿部材２２、第三ブレース材２４、第四ブレース材２６、第四プレート２７、第五プレート２８、および第六プレート２９を介して下部梁３に連結されている。

より具体的には、第二支持材７の上端側は、図２に示すように、重ね板バネ８ａ，８ｂの連結部材４０ａ，４０ｂ（後述する）の一端部が固定されている。また、第二支持材７の下端側は、図１乃至図３に示すように、第六プレート２９に対して連結されている。第六プレート２９には、さらに第三ブレース材２４および第四ブレース材２６の上端側が連結されている。第三ブレース材２４は、下部梁３と柱４との第三入隅部２３から、閉空間Ｒの略中央付近に向って斜めに配設され、第四ブレース材２６は、下部梁３と柱５との第四入隅部２５から、閉空間Ｒの略中央付近に向って斜めに配設されている。ここで、「第六プレート２９」が、本発明の「第三ブレース材と第四ブレース材の反入隅部側に配設されたプレート」に相当する。

さらに、第三ブレース材２４の下端側は、第四プレート２７を介して第二介挿部材２２に連結されていると共に、第四ブレース材２６の下端側は、第五プレート２８を介して第二介挿部材２２に連結されている。このように、第二支持材７は、第二介挿部材２２、第三ブレース材２４、第四ブレース材２６、第四プレート２７、第五プレート２８、および第六プレート２９を介して下部梁３に連結されている。なお、第三ブレース材２４及び第四ブレース材２６は、第二介挿部材２２及び第六プレート２９に連結されていることにより、略三角形状の連結構造が形成されている。

第二介挿部材２２（図１参照）は、平行な二つのフランジ部４２ａ，４２ｂのうち一方のフランジ部４２ａが下部梁３の上面に当接し、左右の両端部（右端部３０ａ、左端部３０ｂ）が柱４，５に夫々当接状態で横架されている。フランジ部４２ａには、四つの接合部材３１（図１では二つの接合部材３１のみを図示している）が貫通しており第二介挿部材２２を下部梁３に連結させている。他方のフランジ部４２ｂには第四プレート２７及び第五プレート２８が夫々接合されている。

重ね板バネ８ａは、より具体的には図２及び図３に示すように、第一支持材６と第二支持材７ａとの間に配設され、第一板バネ９ａと、第二板バネ３１ａ，３３ａと、連結部材４０ａとを主に具備している。なお、図２は、図１の一部を拡大して示した図であり、図３は、図１中のＡ−Ａ断面を示す断面図である。

第一板バネ９ａは、両端側が第一支持材６に接触しており、ビス３４によって固定されている。そして、中間部分は第一支持材６に対して非接触であり、第一支持材６との間に第一空隙３５ａが形成されるように湾曲している。材質としては特に限定されず、鉄板やアルミニウム板などの金属板の他硬質系ゴム等硬度が高く摩擦力を生じる材質が適宜に選択可能であるが、本例では鋼板を使用している。

第二板バネ３１ａは、第一板バネ９ａと同じ材質の鋼板であり、幅は第一板バネ９ａと略等しく、長さは第一板バネ９ａよりも短い。第二板バネ３１ａの両端側３６ａは第一板バネ９ａの表面に接触しており、中間部分は第一板バネ９ａに非接触で第二空隙３７ａが形成されるように湾曲している。

本例では、第二板バネは複数枚で構成されており、第二板バネ３１ａに加えさらに第二板バネ３３ａを具備している。第二板バネ３３ａは、第一板バネ９ａと同じ材質の鋼板であり、幅は第一板バネ９ａ及び第二板バネ３１ａと略等しく、長さは第二板バネ３１ａよりもさらに短い。第二板バネ３３ａの両端側３８ａは第二板バネ３１ａの表面に接触しており、中間部分は第二板バネ３１ａに非接触で空隙３９ａが形成されるように湾曲している。

第二板バネ３１ａ，３３ａは、第一支持材６と第二支持材７ａとの間隙が広がると湾曲状態が変化し、第二支持材７ａの移動に従動して湾曲が大きくなる状態へと変化する。一方、第一支持材６と第二支持材７ａとの間隙が狭まると、これに伴い第二空隙３７ａ及び空隙３９ａが狭まって、摺動可能な両端部３６ａ，３８ａが伸びる方向に湾曲状態が変化する。

第一板バネ９ａ、及び第二板バネ３１ａ，３３ａ（以下、単に「一方の各板バネ」と称す）は、長手方向の略中央部分において連結部材４０ａによって束ねられている。より具体的には、各板バネの長手方向略中央部分に孔（図略）が穿設されており、この孔に連結部材４０ａがはめ込まれることによって互いに束ねられている。各板バネに穿設されている孔の径は、連結部材４０ａの太さよりも若干大きめに設定されており、且つ、第二空隙３７ａや空隙３９ａが設けられているから、一方の各板バネは、その積層方向Ｈ（図３（ａ）参照。詳細は後述する）への移動がある程度許容されている。許容されている範囲としては、本例の場合は、一方の各板バネの厚みと第一空隙３５ａ、第二空隙３７ａ、及び空隙３９ａを足し合わせた空隙の量を最大とし、第一支持材６と第二支持材７ａとが近接して、第二空隙３７ａ、及び空隙３９ａの間隙の量がゼロになるまでの範囲である。

重ね板バネ８ｂは、第一支持材６と第二支持材７ｂとの間に配設され、第一板バネ９ｂ、第二板バネ３１ｂ，３３ｂ、及び、連結部材４０ｂを主に具備している。その構成は、重ね板バネ８ａと略等しい為説明を省略する。

続いて、本例の制振部材１の取設方法の一例について、図１に基づき説明する。まず、柱４，５の間隔や、上部梁２と下部梁３との間隔などに応じて、第一ブレース材１３及び第二ブレース材１５の下端部を第三プレート１８に連結する。そして、第一ブレース材１３及び第二ブレース材１５の上端側を、夫々第一プレート１６および第二プレート１７を介して第一介挿部材１１に連結する。こうして、第一ブレース材１３及び第二ブレース材１５の略三角形状の連結構造を固定する。なお、第一ブレース材１３及び第二ブレース材１５の連結順序はこれに限定されず、最初に第一ブレース材１３及び第二ブレース材１５の上端側を第一介挿部材１１に対して固定し、後に夫々の下端側を第三プレート１８に連結しても良い。

さらに、第三ブレース材２４及び第四ブレース材２６の上端側を第六プレート２９に連結する。そして、第三ブレース材２４の下端側を、第四プレート２７を介して第二介挿部材２２に連結すると共に、第四ブレース材２６の下端部を、第五プレート２８を介して第二介挿部材２２に連結する。

次に、第一支持材６を第三プレート１８に連結する。また、第六プレート２９に一対の第二支持材７ａ，７ｂを取設する。そして、一方の各板バネと他方の各板バネとを夫々連結部材４０ａ，４０ｂ（図２参照。以下同じ）で貫通させて束ね、第二支持材７ａ，７ｂに固定する。各板バネは、搬送中に分解されないように適宜に仮固定する。

そして、第一介挿部材１１を閉空間Ｒ内に挿入し、一対の柱４，５間に右端部１９ａ及び右端部１９ｂが夫々当接状態で横架させる。そして、接合部材２０を用いて上部梁２に対して第一介挿部材１１を固定する。こうして、第一支持材６が上部梁２に対して連結される。

次に、第二介挿部材２２を下部梁３に固定させ、第二支持部材７ａ，７ｂを下部梁３に対して連結させる。なお、重ね板バネ８ａ，８ｂは、工場等で予め第一支持材６に取設した状態で現場に搬入しても良いし、現場で第一支持材６に取設しても良い。こうして、制振部材１が設置される。

続いて、制振部材１の制振作用について、主に図１、図３、及び図４に基づき説明する。図４（ａ）は、上部梁２が下部梁３に対して相対的に右側に移動した状態を模式的に示した図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示している。なお、本例における「右側」及び「左側」とは、説明の便宜上想定した移動方向であって、図１における略長方形の閉空間Ｒを正面視とした場合において水平方向の移動を仮定したものである。また、図４（ａ）における二点鎖線部は、平常時における重ね板バネ８ａ，８ｂ等の位置を示したものである。

図１に示すように、上部梁２及び下部梁３の間には、一対の柱４，５が垂直に且つ互いに平行な状態で立設している。振動が加わらない平常時には、これらの構造躯体は、図１に示すような略長方形の閉空間Ｒを構成している。しかし、地震や交通振動等によって建築物等に振動が加わると、その振動が上部梁２、下部梁３、及び一対の柱４，５に伝わる。そして、伝わった振動が横揺れであった場合は、上部梁２と下部梁３とが主に左右方向（水平方向）に揺動する。そうすると、上部梁２及び下部梁３に対する柱４，５の連結角度が変化し、略垂直な状態が保てなくなることで、略長方形であった閉空間Ｒの形状が平行四辺形状に変化する。

例えば、上部梁２が下部梁３に対して相対的に右側に移動した場合を仮定する（図４（ａ）実線矢印参照）。上部梁２が下部梁３に対して相対的に右側に移動すると、図４（ａ）に示すように、第一介挿部材１１（図１参照。以下同じ）、第一ブレース材１３、第二ブレース材１５、第一プレート１６（図１参照。以下同じ）、第二プレート１７（図１参照。以下同じ）、および第三プレート１８を介して第一支持材６が右側に移動する。そうすると、第一支持材６と第二支持材７ａとの間隙が狭まるので、これらの支持材の間に配設されていた重ね板バネ８ａが水平方向に圧縮される。逆に、第一支持材６と第二支持材７ｂとの間隔は広がるので、これらの支持材の間に配設されていた重ね板バネ８ｂは湾曲が大きくなる方向に力を受ける。

第二板バネ３１ａ（図４（ｂ）参照。以下同じ）の両端側３６ａは、第一板バネ９ａに対して摺動可能な状態で接触しているので、その接触面には所定の静摩擦力が働いている。また、第二板バネ３３ａの両端側３８ａは第二板バネ３１ａに対して摺動可能に接触しているので、その接触面にも所定の静摩擦力が働いている。ここで、振動により重ね板バネ８ａに加わった力が、当該接触面の静摩擦力よりも大きくなると、両端側３６ａ，３８ａが摺動するので、第二板バネ３１ａ，３３ａ（図４（ｂ）参照。以下同じ）の湾曲状態が変化する。すなわち、図４（ｂ）に示すように、第二空隙３７ａと空隙３９ａとの間隔が振動を受ける前よりも狭まる。これにより、第二板バネ３１ａ，３３ａが伸びる方向に湾曲状態が変化する。そうすると、摺動面の摩擦により振動エネルギーが熱エネルギーに変換され、振動が減衰する。

一方、第一支持材６と第二支持材７ｂとの間隔は広がるので、これらの支持材の間に配設されていた重ね板バネ８ｂは湾曲が大きくなる。そして、当該接触面が摺動し、第二板バネ３１ｂ，３３ｂの湾曲状態が変化する。すなわち、第二空隙３７ｂや空隙３９ｂが広がり、湾曲が大きくなる。この時、両端側３６ｂ，３８ｂが摺動するから、摩擦により振動エネルギーが熱エネルギーに変換され、重ね板バネ８ｂに加わった振動が減衰する。

次に、上部梁２が下部梁３に対して相対的に左側に移動した場合を仮定する（図示は省略する）。この場合は、上述とは逆に、重ね板バネ８ｂが水平方向に圧縮される方向に力を受け、重ね板バネ８ａは湾曲が大きくなる。具体的には、重ね板バネ８ｂに加わった力が、両端側３６ｂ，３８ｂの接触面の静摩擦力よりも大きくなると、両端側３６ｂ，３８ｂが摺動する。そして、第二空隙３７ｂと空隙３９ｂとの間隔が振動を受ける前よりも狭まって、第二板バネ３１ｂ，３３ｂが伸びる。一方、重ね板バネ８ａは湾曲が大きくなり、両端側３６ａ，３８ａが摺動する。そして、第二空隙３７ａと空隙３９ａとの間隔が振動を受ける前よりも広がって、第二板バネ３１ａ，３３ａの湾曲が大きくなる。そうすると、摺動面において摩擦により振動エネルギーが熱エネルギーに変換され、振動が減衰する。

このように、本例の制振部材１によれば、振動によって上部梁２と下部梁３との水平方向の相対位置が変化すると、重ね板バネ８ａと重ね板バネ８ｂとが交互に湾曲状態を変化させ、各板バネの摺動面の摩擦により振動エネルギーが熱エネルギーに変換されるので、振動が減衰する。これにより、振動の収束を早め、建築物内の居住性の向上を図ることができる。特に、本例の制振部材１によれば、第二板バネ３１ａ，３１ｂは湾曲しており、両端側３６ａ，３６ｂのみが第一板バネ９ａ，９ｂに対して接触しているので、全体的に接触している場合に比べて、比較的小さな振動でも効果的に減衰する。従って、高感度な制振部材１を提供できる。

また、本例の制振部材１によれば、第二板バネ３１ａ，３１ｂ及び第二板バネ３３ａ，３３ｂの湾曲状態が交互に変化することで減衰するから、振動が収束した後は、各板バネの湾曲状態が元に戻り、従来のように内装や壁板などを取り外してボルトを外し、建築物等の残留変形を直してからボルトを締め直すという手間が無い。よって、交換や補修の必要が生じ難い制振部材１を提供することができる。

さらに、本例の制振部材１によれば、第一支持材６は、棒状の第一ブレース材１３と第二ブレース材１５、および上部梁２とが形成する略三角形状の連結構造をしている。従って、第一支持材６を一本の棒材を用いてＴの字状に上部梁２に連結するよりも、略三角形状の連結構造の方が連結部材の撓みや変形による問題を払拭できる。これにより、連結部材を大型化することなく安定して第一支持材６を支持できるので、制振部材１の軽量化に貢献できる。制振部材１を軽量化できると、運搬や保管に要する手間やコストを大きく削減でき経済的である。

また、本例の制振部材１によれば、第一ブレース材１３及び第二ブレース材１５は、夫々第一介挿部材１１に対して連結されており、略三角形状の連結構造が固定されている。さらに、第三ブレース材２４及び第四ブレース材２６は、夫々第二介挿部材２２に対して連結され、略三角形状の連結構造が固定されている。従って、工場などの作業条件の良い場所で所望の形状バランスにて連結構造を固定し、既設の構造躯体（上部梁２や下部梁３等）に第一ブレース材１３乃至第四ブレース材２６を取設することが可能となるから、現場での作業性が向上すると共に、施工の精度を比較的簡単に向上させることができる。

さらに、本例の制振部材１によれば、第一介挿部材１１の両端部（右端部１９ａ、左端部１９ｂ）、及び第二介挿部材２２の両端側（右端部３０ａ、左端部３０ｂ）が夫々柱４，５に当接している。また、当該両端側が第一入隅部１２，第二入隅部１４，第三入隅部２３，第四入隅部２５に夫々当接しているから、制振効果と共に柱４，５の立設状態を補強する効果も期待できる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

すなわち、本例の制振部材１によれば、第一板バネ９ａ，９ｂの両端側は第一支持材６に対して固定したが、この構成には限定されない。例えば、第一板バネ９ａ，９ｂの両端側に長孔を形成し、この長孔の中にビス等を打つ構成でも良い。このような構成で第一板バネ９ａ，９ｂを第一支持材６に対して位置決めすると、第一板バネ９ａ，９ｂの両端側を、第一支持材６に対して接触した状態で長孔の範囲内を摺動させることができる。そうすると、第二板バネ３１ａ，３１ｂ及び３３ａ，３３ｂの減衰効果に加え、第一板バネ９ａ，９ｂによる減衰効果をさらに発揮させることができる。

制振部材の使用状態を示す正面図である。 図１の一部を拡大した拡大図である。 重ね板バネのＡ−Ａ断面を示す断面図である。 （ａ）上部梁が下部梁に対して相対的に右側に移動した状態を模式的に示した説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示している。

符号の説明

１ 制振部材
２ 上部梁（第一水平構造躯体）
３ 下部梁（第二水平構造躯体）
４，５ 柱（一対の垂直構造躯体）
６ 第一支持材
７ａ，７ｂ 第二支持材
８ａ，８ｂ 重ね板バネ
９ａ，９ｂ 第一板バネ
１１ 第一介挿部材
１２ 第一入隅部
１３ 第一ブレース材
１４ 第二入隅部
１５ 第二ブレース材
１８ 第三プレート（第一ブレース材と第二ブレース材の反入隅部側に配設されたプレート）
１９ａ 右端部（両端部）
１９ｂ 左端部（両端部）
２２ 第二介挿部材
２３ 第三入隅部
２４ 第三ブレース材
２５ 第四入隅部
２６ 第四ブレース材
２９ 第六プレート（第三ブレース材と第四ブレース材の反入隅部側に配設されたプレート）
３０ａ 右端部（両端部）
３０ｂ 左端部（両端部）
３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂ 第二板バネ
３５ａ，３５ｂ 第一空隙
３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂ （第二板バネの）両端側
３７ａ，３７ｂ 第二空隙
４０ａ，４０ｂ 連結部材
Ｒ 閉空間

Claims (3)

1. 略水平方向に配設された第一水平構造躯体と、該第一水平構造躯体の上側または下側の対向する位置に、略水平方向に配設された第二水平構造躯体と、前記第一水平構造躯体及び前記第二水平構造躯体に対して略垂直方向に且つ互いに平行な状態で立設された一対の垂直構造躯体とで構成される閉空間内に取設される制振部材であって、
   該閉空間内の略中央付近に配置されると共にプレート及びブレース材を介して前記第一水平構造躯体に対して連結されて、該第一水平構造躯体の移動に従動する第一支持材と、
   該第一支持材を両側から挟み込むように略平行な状態で配置されると共にプレート及びブレース材を介して前記第二水平構造躯体に連結されて、前記第二水平構造躯体の移動に従動する一対の第二支持材と、
   前記第一支持材と前記一対の第二支持材との間に夫々配設された重ね板バネとを具備し、
   該重ね板バネは、
   長尺状の板バネで、両端側が前記第一支持材に対して接続されており、中間部分は前記第一支持材に対して第一空隙が形成されるように湾曲している第一板バネと、
   長尺状の板バネで、前記第一板バネに対して両端側が摺動可能に接触していると共に、中間部分は前記第一板バネに対して第二空隙が形成されるように湾曲しており、前記第二支持材の移動に従動して湾曲の状態が変化する第二板バネと、
   前記第一板バネ及び前記第二板バネを略中央付近で貫通して束ねている連結部材と、
   を有していることを特徴とする制振部材。
2. 前記ブレース材は、
   前記第一水平構造躯体及び一方の垂直構造躯体の為す第一入隅部から、前記閉空間の略中央付近に向って斜めに配設された棒状の第一ブレース材と、
   前記第一水平構造躯体及び他方の垂直構造躯体の為す第二入隅部から、前記閉空間の略中央付近に向って斜めに配設された棒状の第二ブレース材と、
   前記第二水平構造躯体及び前記一方の垂直構造躯体の為す第三入隅部から、前記閉空間の略中央付近に向って斜めに配設された棒状の第三ブレース材と、
   前記第二水平構造躯体及び前記他方の垂直構造躯体の為す第四入隅部から、前記閉空間の略中央付近に向って斜めに配設された棒状の第四ブレース材とから成り、
   前記第一支持材は、前記第一ブレース材と、前記第二ブレース材と、該第一ブレース材及び該第二ブレース材の反入隅部側に配設されたプレートとを介して前記第一水平構造躯体に連結されており、
   夫々の前記第二支持材は、前記第三ブレース材と、前記第四ブレース材と、該第三ブレース材及び該第四ブレース材の反入隅部側に配設されたプレートとを介して前記第二水平構造躯体に連結されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の制振部材。
3. 両端部が一対の前記垂直構造躯体に夫々当接するように配設され前記第一水平構造躯体に取り付けられる第一介挿部材と、
   両端部が一対の前記垂直構造躯体に夫々当接するように配設され前記第二水平構造躯体に取り付けられる第二介挿部材と
   をさらに有し、
   前記第一ブレース材及び前記第二ブレース材は、前記第一介挿部材に対して連結されることで略三角形状の連結構造が形成されており、
   前記第三ブレース材及び前記第四ブレース材は、前記第二介挿部材に対して連結されることで略三角形状の連結構造が形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の制振部材。

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