JP5184816B2 - 制振装置 - Google Patents

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本発明は、制振装置に関し、詳しくは、例えば戸建て住宅に設置され、交通振動や地震等の振動を低減させる制振装置に関するものである。
例えば、戸建て住宅等に設置される制振装置については、エネルギー吸収部材として粘弾性体、オイルダンパ、金属系や摩擦を用いるものが提案されている。
オイルダンパは高価で油漏れの恐れがあり、金属系や摩擦を用いた場合は微振動で効果が発揮できない。
粘弾性体をエネルギー吸収材として利用しているものに、例えば特許文献1に開示された木造家屋の耐震補強構造が知られている。この耐震補強構造は、柱と梁との間に変位板、粘弾性体を用いた粘弾性ダンパーを取り付けたものであり、仕口部に設置するもので相対変位が小さくエネルギー吸収効率が必ずしも十分でない。
特許文献2には、壁パネルの開口部に制振装置を取り付けた制振壁パネルが開示されている。この制振壁パネルは、振動による変形を振り子の回転運動に拡大して粘弾性体に伝達することによってエネルギー吸収効率を高めようとするものである。この制振パネルの場合、全体として剛性が必要なことから大形となり重くなり高価となる。また、既存の住宅への施工が難しい。
特許文献3に開示された制震工法がある。この場合、ブレースの変位を拡大して粘弾性体に伝達しエネルギー吸収効率を高めようとするものであるが、変位拡大機構が大形となり、部品点数も多くなり高価となる。また、開示例で変位拡大機構が揺動可能とした場合、粘弾性体は回転変形となるため変位した時の応力分布は均等にならないためエネルギー吸収効率が低くなる。
特開2000−160683号公報 特開2006−152788号公報 特開2006−152722号公報
本発明が解決しようとする課題は、交通振動などの微振動から大地震まで効率よく振動のエネルギーを吸収が可能でコンパクトで軽く、設置が極めて容易な制振装置が存在しない点である。
本発明は、建物の梁と柱とで構成される軸組みフレームの上下の仕口部間に取り付けられる制振装置であって、前記軸組みフレーム内の上部の仕口部に上端側が連結される軸体と、この軸体に取り付けた一辺に粘弾性体を含む前記軸体を挟んで対称構造の一対の四辺リンク機構部とを具備し、前記軸体の振動に伴う変位に連動して一対の四辺リンク機構部を変形させて前記粘弾性体にせん断力を作用し、そのせん断変形により振動エネルギーを吸収する制振機構部と、前記軸組みフレーム内の下部の仕口部に下部取付金具を介して下端側を連結し、上端側に内蔵したブッシュにより前記制振機構部の軸体の下端側を引張り側、圧縮側にスライド可能に支持する支持パイプと、を有することを最も主要な特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、建物に加わる交通振動等の微振動や地震の振動エネルギーを軸体を挟んで対称構造の一対の四辺リンク機構部の一辺を構成する粘弾性体によって効果的に吸収し低減することが可能であり、かつ、コンパクトで軽く、新築家屋や、既存の建物への設置が極めて容易な制振装置を提供することができる。
請求項2記載の発明によれば、制振機構部の上部の仕口部への取り付けにターンバックルを介在させ、また軸体を挟んで対称構造の一対の四辺リンク機構部を備えた構成で、請求項1記載の発明と同様な効果を奏する制振装置を提供することができる。
請求項3記載の発明によれば、軸体から側方に対称配置に突設した第1アームと、支持パイプの上端から側方に対称配置に突設した第2アームと、第2アームの突出端近傍位置に設けた支軸により一端側が回動可能に支持された可動プレートと、第1アームの軸体近傍位置と、可動プレートの突出端部との間に回動可能に連結支持された連結プレートと、第1アームの突出端部と、可動プレートの突出端部との間に回動可能に連結支持された前記粘弾性体とにより構成した四辺リンク機構部を含む構成で、請求項1記載の発明と同様な効果を奏する制振装置を提供することができる。
本発明は、微振動から大地震まで効率よく振動のエネルギー吸収が可能なコンパクトで軽く、極めて設置が容易である制振装置を提供するという目的を有するものである。
本発明は、上記目的を、建物の梁と柱とで構成される軸組みフレームの上下の仕口部間に斜めに取り付けられる制振装置であって、前記軸組みフレーム内の上部の仕口部にターンバックル、上部取り付け金具を介して上端側が連結される軸体と、この軸体に取り付けた一辺に粘弾性体を含む軸体を挟んで対称構造の一対の四辺リンク機構部とを具備し、前記軸体の振動に伴う変位に連動して一対の四辺リンク機構部を各々拡大変形させて前記粘弾性体にせん断力を作用し、そのせん断変形により振動エネルギーを吸収する制振機構部と、前記軸組みフレーム内の下部の仕口部に下部取付金具を介して下端側を連結し、上端側に内蔵したブッシュにより前記制振機構部の軸体を引張り側、圧縮側にスライド可能に支持する支持パイプと、を有する構成により実現した。
以下に、本発明に係る制振装置の実施例について図面を参照して説明する。
図1は、本実施例に係る制振装置20を建物の柱22と梁23とから構成される軸組みフレーム21に設置した例を示すものである。
本実施例に係る制振装置20は、図1に示すように、前記軸組みフレーム21内の上部の仕口部24にターンバックル10、上部取り付け金具26を介して取り付ける軸体1を含む制振機構部30と、前記軸組みフレーム21内の下部の仕口部25に下部取付金具27を介して下端側を連結し、上端側で前記制振機構部30を傾斜配置に、かつ、図1に示す矢印a方向(引張側)、b方向(圧縮側)にスライド可能に支持する支持体である支持パイプ4と、を有している。
前記制振機構部30及び支持パイプ4について、図2乃至図4を参照して詳述する。
前記制振機構部30は、図2、図3に拡大して示すように、図2において、上端側が前記ターンバックル10に連結され、下端側が前記支持パイプ4の上端内部に挿通された軸体1と、軸体1のターンバックル10に近接する上端部分から側方に左右対称に突出形成した第1アーム2と、前記支持パイプ4の上端部分から側方に左右対称に突出形成されるとともに、中央部に前記軸体1の下端側をスライドガイドするブッシュ3を内蔵した中央筒部7aを備える第2アーム7と、前記第2アーム7の両側の突出端近傍位置に設けた各支軸9により各々が回動可能に支持された左右一対の可動プレート6と、前記第1アーム2の両突出端部に各々設けた支持ピン11により一方の端部が回動可能に支持されて下方に垂下されるとともに、他方の端部が可動プレート6の突出端部に設けた支持ピン12によりこの可動プレート6に回動可能に連結された左右一対の粘弾性体8と、前記第1アーム2における前記各粘弾性体8の取り付け位置よりも内側位置において各々支持ピン13を用いて一方の端部が回動可能に支持され下方に垂下され、前記可動プレート6における前記各支軸9の位置よりも軸体1側に近い突出端部に設けた支持ピン14により回動可能に連結された左右一対の連結プレート5と、を具備している。
そして、前記第1アーム2、連結プレート5、可動プレート6及び粘弾性体8により四辺リンク機構部を構成している。
前記粘弾性体8は、図4に示すように、長方形状の第1取付板15と同じく長方形状の第2取付板16とにより直方体状の例えば高減衰ゴム材等からなる粘弾性材17を各々の取付端が突出するように挟み込むとともに、第1取付板15を前記支持ピン11により第1アーム2の突出端部に回動可能に連結し、前記第2取付板16を前記支持ピン12により前記可動プレート6に回動可能に連結している。
なお、本実施例では、前記第1アーム2の両側を占める位置に一対の粘弾性体8を取り付けているが、片側のみでも実施可能である。
次に、上述した構成の本実施例に係る制振装置20の制振動作について図5、図6をも参照して説明する。
本実施例に係る制振装置20は、建物の柱22と梁23からなる軸組みフレーム21の上部下部の仕口部24、25に斜め配置に前記支持パイプ4を用いて制振機構部30を配置し、この制振機構部30に設けた四辺リンク機構部の一辺を構成する粘弾性体8のせん断変形により、前記建物に加わる交通振動等の微振動や地震の振動エネルギーを効果的に吸収するものである。
すなわち、例えば、前記軸組みフレーム21が交通振動等の微振動又は地震の振動に伴って変形し、前記ターンバックル10を介して制振機構部30の軸体1が図1、図5に示す矢印a方向に引張られると、前記軸体1とともに第1アーム2及び連結プレート5も矢印a方向に変位する。このとき、前記軸体1の下端側は、前記支持パイプ4の上端内部に設けたブッシュ3によりスライドガイドされる。
前記連結プレート5が矢印a方向に変位すると、この連結プレート5に支持ピン14を介して連結され、かつ、前記支軸9の回りを回動する可動プレート6が図5に示す矢印c1方向に回動し、これに伴い、可動プレート6に対して支持ピン12を介して連結され、かつ、前記第1アーム2に対して前記支持ピン11を介して連結されている前記粘弾性体8が図5に示す矢印d1方向に回動し、このとき、前記粘弾性体8の粘弾性材17にせん断力が作用して粘弾性材17自体のせん断変形により振動エネルギーが効果的に吸収される。
他方、前記ターンバックル10を介して制振機構部30が図1、図6に示す矢印b方向に圧縮されると、前記軸体1とともに第1アーム2及び連結プレート5も矢印b方向に変位する。このとき、前記軸体1の下端側は、前記支持パイプ4の上端内部に設けたブッシュ3によりスライドガイドされる。
前記連結プレート5が矢印b方向に変位すると、この連結プレート5に支持ピン14を介して連結され、かつ、前記支軸9の回りを回動する前記可動プレート6が図6に示す矢印c2方向(矢印c1方向と逆方向)に回動し、これに伴い、可動プレート6に対して支持ピン12を介して連結され、かつ、前記第1アーム2に対して前記支持ピン11を介して連結されている前記粘弾性体8が図6に示す矢印d2方向(矢印d1方向と逆方向)に回動し、このとき、前記粘弾性体8の粘弾性材17にせん断力が作用して粘弾性材17自体のせん断変形により振動エネルギーが効果的に吸収される。上述した制振機構部30の動作は、軸体1の両側で左右対称に行われる。
このようにして、本実施例に係る制振装置20によれば、前記建物に加わる交通振動等の微振動や地震の振動エネルギーを四辺リンク機構部の一辺を構成する前記粘弾性体8によって効果的に吸収し低減することが可能となるものである。
また、本実施例に係る制振装置20によれば、前記軸体1の引張り時又は圧縮時に支持パイプ3内でその変位を吸収するように構成しているために、軸体1は比較的剛性の低い部材で対応できるとともに、前記制振装置20からの反力は、上部、下部の仕口部24、25だけに集中するため柱22や梁23を補強する必要もなく、前記ターンバックル10を用いたことと相俟って設置が極めて簡略となり、新築家屋は勿論、既存の建物にも適応が極めて容易となる。
更に、本実施例に係る制振装置20は、全体として構造が簡略でコンパクト、かつ、軽量に構成できる利点もある。
更にまた、前記制振機構部30における粘弾性体8の支持点11、12を支軸9に近くなる位置又は遠ざかる位置に変更することで、前記軸体1、連結プレート5の変位に対応した連結プレート5による粘弾性体8に対する変位拡大比率を変更して前記粘弾性体8のせん断変形を調整し振動エネルギーの吸収能を最適化することも可能である。
本発明の制振装置は、木造住宅や軽量鉄骨住宅の新築工事における軸組みフレームへの組み込み、既存の建物の軸組みフレームの耐震補強用等として広範に適用可能である。
本発明の実施例に係る制振装置を建物に取り付けた例を示す概略正面図である。 本実施例に係る制振装置の正面図である。 図2のA−A線断面図である。 本実施例に係る粘弾性体の平面、側面を示す説明図である。 本実施例に係る制振装置が引張側に変位した状態を示す拡大正面図である。 本実施例に係る制振装置が圧縮側に変位した状態を示す拡大正面図である。
符号の説明
1 軸体
2 第1アーム
3 ブッシュ
4 支持パイプ
5 連結プレート
6 可動プレート
7 第2アーム
7a中央筒部
8 粘弾性体
9 支軸
10 ターンバックル
11 支持ピン
12 支持ピン
13 支持ピン
14 支持ピン
15 第1取付板
16 第2取付板
17 粘弾性材
20 制振装置
21 軸組みフレーム
22 柱
23 梁
24 上部の仕口部
25 下部の仕口部
26 上部取付金具
27 下部取付金具
30 制振機構部

Claims (3)

  1. 建物の梁と柱とで構成される軸組みフレームの上下の仕口部間に取り付けられる制振装置であって、
    前記軸組みフレーム内の上部の仕口部に上端側が連結される軸体と、この軸体に取り付けた一辺に粘弾性体を含む前記軸体を挟んで対称構造の一対の四辺リンク機構部とを具備し、前記軸体の振動に伴う変位に連動して一対の四辺リンク機構部を変形させて前記粘弾性体にせん断力を作用し、そのせん断変形により振動エネルギーを吸収する制振機構部と、
    前記軸組みフレーム内の下部の仕口部に下部取付金具を介して下端側を連結し、上端側に内蔵したブッシュにより前記制振機構部の軸体の下端側を引張り側、圧縮側にスライド可能に支持する支持パイプと、
    を有することを特徴とする制振装置。
  2. 建物の梁と柱とで構成される軸組みフレームの上下の仕口部間に斜めに取り付けられる制振装置であって、
    前記軸組みフレーム内の上部の仕口部にターンバックル、上部取り付け金具を介して上端側が連結される軸体と、この軸体に取り付けた一辺に粘弾性体を含む軸体を挟んで対称構造の一対の四辺リンク機構部とを具備し、前記軸体の振動に伴う変位に連動して一対の四辺リンク機構部を各々変形させて前記粘弾性体にせん断力を作用し、そのせん断変形により振動エネルギーを吸収する制振機構部と、
    前記軸組みフレーム内の下部の仕口部に下部取付金具を介して下端側を連結し、上端側に内蔵したブッシュにより前記制振機構部の軸体を引張り側、圧縮側にスライド可能に支持する支持パイプと、
    を有することを特徴とする制振装置。
  3. 建物の梁と柱とで構成される軸組みフレームの上下の仕口部間に斜めに取り付けられる制振装置であって、
    前記軸組みフレーム内の上部の仕口部にターンバックル、上部取り付け金具を介して上端側が連結される軸体と、この軸体に取り付けた一辺に粘弾性体を含む軸体を挟んで対称構造の一対の四辺リンク機構部とを具備し、前記軸体の振動に伴う変位に連動して一対の四辺リンク機構部を各々変形させて前記粘弾性体にせん断力を作用し、そのせん断変形により振動エネルギーを吸収する制振機構部と、
    前記軸組みフレーム内の下部の仕口部に下部取付金具を介して下端側を連結し、上端側に内蔵したブッシュにより前記制振機構部の軸体を引張り側、圧縮側にスライド可能に支持する支持パイプと、
    を有し、
    前記四辺リンク機構部は、前記軸体から側方に対称配置に突設した第1アームと、前記支持パイプの上端から側方に対称配置に突設した第2アームと、第2アームの突出端近傍位置に設けた支軸により一端側が回動可能に支持された可動プレートと、前記第1アームの軸体近傍位置と、前記可動プレートの突出端部との間に回動可能に連結支持された連結プレートと、前記第1アームの突出端部と、前記可動プレートの突出端部との間に回動可能に連結支持された前記粘弾性体と、を具備することを特徴とする制振装置。
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