JP5541728B2 - Damping structure of wooden buildings - Google Patents
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Description
本発明は、主として木造住宅、特に在来軸組工法の木造住宅に適用される木造建物の制振構造に関する。 The present invention relates to a vibration control structure of a wooden building mainly applied to a wooden house, particularly a wooden house of a conventional frame construction method.
構造物の制振技術は、オフィス等を用途とした大規模建築物への導入に始まり、最近では、居住快適性や地震に対する安全性を高めたいというニーズとも相俟って、戸建て木造住宅にも導入されるようになってきた。 Structural vibration control technology began with the introduction of large-scale buildings for offices, etc., and recently combined with the need to improve residential comfort and earthquake safety, it has become a detached wooden house. Has also been introduced.
戸建て木造住宅で採用される制振技術としては、振動エネルギーを吸収減衰させるダンパーを建物内に配置することによって、地震動による建物の揺れを収斂させるものが主流であるが、かかるダンパーには、低降伏点鋼材を用いた弾塑性ダンパー、シリコン等を用いた粘性ダンパー、オイルダンパー、摩擦ダンパーといったさまざまな種類があり、地震動や建物の規模あるいは振動特性に応じて適宜使い分けされる。 The main damping technology used in detached wooden houses is to place a damper in the building that absorbs and attenuates vibration energy, thereby converging the shaking of the building due to seismic motion. There are various types such as elastic-plastic dampers using yield point steel, viscous dampers using silicon, oil dampers, friction dampers, etc., and they are properly used according to the seismic motion, building scale, or vibration characteristics.
ここで、いずれのダンパーを採用するにしろ、地震動による建物の揺れを収斂させるには、建物の揺れによって相対変位が生じている部材間にダンパーを架け渡す必要があり、かかる部材間相対変位が大きいほど、建物全体の揺れを制御しやすい。 Regardless of which damper is used, in order to converge the shaking of the building due to the earthquake motion, it is necessary to bridge the damper between the members that have caused the relative displacement due to the shaking of the building. The larger it is, the easier it is to control the shaking of the entire building.
そのため、ダンパーは、例えば層間変位、すなわち上下の横架材間で生じている相対変位が入力されるように設置する形態が典型例となる。 Therefore, a typical example is a configuration in which the damper is installed such that an interlayer displacement, that is, a relative displacement generated between the upper and lower horizontal members is input.
しかしながら、上下の横架材間にダンパーを設置する場合には、必然的に柱梁からなる矩形フレームで囲まれた空間が、ダンパーや該ダンパーを矩形フレームに連結するブレースあるいは連結板で占有されることとなり、壁として塞いでしまってもかまわない場合であれば何ら問題とはならないものの、広い室内空間を確保したり、通風や採光を確保したい場合には、ダンパー設置箇所が壁となって立ちはだかり、大空間の確保や通風あるいは採光を確保するための開口を設けることが困難となる。 However, when installing a damper between upper and lower horizontal members, the space surrounded by the rectangular frame consisting of pillar beams is inevitably occupied by the damper and the brace or connecting plate that connects the damper to the rectangular frame. If there is no problem if it can be closed as a wall, there will be no problem. However, if you want to secure a large indoor space or secure ventilation and lighting, the damper installation location will be a wall. It is difficult to stand up, and to provide an opening for securing a large space, ventilation or lighting.
もちろん、ダンパー取付け用横架材を柱梁からなる矩形フレームの内側に別途架け渡し、その上方空間にダンパーを設置して天井で隠してしまえば、残された空間を開口とすることはできるが、ダンパーに入力される相対変位量は、階高に対する天井裏高さの比率で減少し、制振効果は大幅に低下するとともに、天井高の確保による居住性向上とのせめぎあいともなる。 Of course, if the horizontal member for mounting the damper is separately bridged inside the rectangular frame made of column beams, and the damper is installed in the upper space and hidden by the ceiling, the remaining space can be used as an opening. The relative displacement input to the damper is reduced by the ratio of the ceiling height to the floor height, and the vibration control effect is greatly reduced.
また、柱梁の相対回転角が入力されるように該柱梁の仕口部にダンパーを設置する設置形態が知られており、かかる設置形態によれば、壁内空間の四隅が占有されるだけなので、矩形フレームの中央に開口を確保することができるとともに、四隅に設置されたダンパーについては、天井や床板で隠すことができるため、居室内の美観を維持することも可能となる。 In addition, an installation form is known in which a damper is installed at the joint of the column beam so that the relative rotation angle of the column beam is input. According to such an installation form, the four corners of the wall space are occupied. Therefore, an opening can be secured at the center of the rectangular frame, and the dampers installed at the four corners can be concealed by the ceiling or floorboard, so that the aesthetics of the living room can be maintained.
しかし、仕口部における柱梁の相対回転角という形で地震動による建物の揺れを取り出すには限度がある上、仕口部近傍のわずかなコーナー空間に減衰力の大きなダンパーを設置すること自体、そもそも難しく、大きな制振効果を期待することはやはり難しい。 However, there is a limit to taking out the shaking of the building due to earthquake motion in the form of the relative rotation angle of the column beam at the joint, and the installation of a damper with a large damping force in a slight corner space near the joint itself, In the first place, it is difficult to expect a great vibration control effect.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、柱梁で囲まれた矩形フレームの内側空間がダンパーによってすべて占有されることなく、地震動による建物の揺れを短時間に収斂させることが可能な木造建物の制振構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and the inner space of the rectangular frame surrounded by the column beam is not occupied by the damper, and the shaking of the building due to the earthquake motion can be converged in a short time. An object is to provide a possible vibration control structure of a wooden building .
上記目的を達成するため、本発明に係る木造建物の制振構造は請求項1に記載したように、オイルダンパーと、該オイルダンパーを構成するシリンダーがピン接合されたシリンダー側連結部と、前記オイルダンパーを構成するピストンロッドがピン接合されたピストン側連結部と、木造建物の軸組部材を構成し互いに対向配置された一対の柱のうち、一方の柱の対向側面に縁部において固着自在でその反対側の縁部において前記シリンダー側連結部が取付け自在なシリンダー側変位伝達板と、他方の柱の対向側面に縁部において固着自在でその反対側の縁部において前記ピストン側連結部が取付け自在なピストン側変位伝達板とからなる制振装置を、該制振装置が、前記一対の柱、それらの頂部に架け渡された上段横架材及びそれらの脚部をつなぐ下段横架材からなる矩形フレームの内側空間のうち、前記上段横架材の直下、前記下段横架材の直上又は前記一対の柱の中間高さ近傍が設置領域となるように配置され、かつ前記矩形フレームの内側空間のうち、前記設置領域を除く領域が矩形状の開口となるように、前記シリンダー側変位伝達板と前記ピストン側変位伝達板とを前記一対の柱の対向側面にそれぞれ固着し、前記一対の柱の内法寸法を幅とする一対の矩形枠を、それらの間に前記シリンダー側変位伝達板及び前記ピストン側変位伝達板が挟み込まれた状態で前記一対の柱の対向側面にそれぞれ固着したものである。 In order to achieve the above object, a vibration damping structure for a wooden building according to the present invention includes an oil damper, a cylinder side connecting portion to which a cylinder constituting the oil damper is pin-joined, and The piston-side coupling part with the piston rod that is pin-bonded to the oil damper, and the pair of pillars that constitute the wooden frame member and are arranged opposite to each other, can be fixed to the opposite side of one pillar at the edge. The cylinder side displacement transmitting plate to which the cylinder side connecting portion can be attached at the opposite edge, and the piston side connecting portion at the opposite edge can be fixed to the opposite side surface of the other column. A vibration damping device comprising a piston-side displacement transmission plate which can be freely attached. The vibration damping device includes the pair of columns, the upper horizontal members spanned on the tops thereof, and the legs thereof. Out of the inner space of the rectangular frame made of the lower horizontal member, it is arranged so that the installation region is directly below the upper horizontal member, directly above the lower horizontal member or near the middle height of the pair of columns, And the cylinder side displacement transmission plate and the piston side displacement transmission plate are respectively arranged on the opposing side surfaces of the pair of columns so that the region excluding the installation region of the inner space of the rectangular frame is a rectangular opening. A pair of rectangular frames fixed to each other and having the width of the inner dimension of the pair of columns are opposed to the pair of columns in a state where the cylinder-side displacement transmission plate and the piston-side displacement transmission plate are sandwiched therebetween. Each is fixed to the side .
また、本発明に係る木造建物の制振構造は、前記設置領域を前記上段横架材の直下であって該上段横架材の下方に設置された天井の直上とし、該天井とその下方に設けられた床板に挟まれた開口を前記矩形状の開口とし、該開口を隣接居室間で行き来可能な開口としたものである。 Further, in the vibration control structure for a wooden building according to the present invention, the installation area is directly below the upper horizontal member and directly above the ceiling installed below the upper horizontal member. The opening sandwiched between the floor boards provided is the rectangular opening, and the opening is an opening that can be moved between adjacent living rooms.
また、本発明に係る木造建物の制振構造は、前記設置領域を前記上段横架材の直下及び前記下段横架材の直上とするとともに、それらに挟まれた開口を前記矩形状の開口とし、該開口に腰窓を嵌め込んだものである。 Further, in the vibration control structure of a wooden building according to the present invention, the installation area is directly below the upper horizontal member and directly above the lower horizontal member, and an opening sandwiched between them is the rectangular opening. A waist window is fitted into the opening.
また、本発明に係る木造建物の制振構造は、前記設置領域を前記下段横架材の直上とするとともに、前記上段横架材の直下に拡がる開口を前記矩形状の開口とし、該開口に高窓を嵌め込んだものである。 Further, in the vibration control structure for a wooden building according to the present invention, the installation area is directly above the lower horizontal member, and an opening extending directly below the upper horizontal member is the rectangular opening. It is fitted with high windows.
また、本発明に係る木造建物の制振構造は、前記設置領域を前記一対の柱の中間高さ近傍とするとともに、前記上段横架材の直下に拡がる開口と前記下段横架材の直上に拡がる開口をそれぞれ前記矩形状の開口とし、該開口に高窓と地窓をそれぞれ嵌め込んだものである。 Further, in the vibration control structure for a wooden building according to the present invention, the installation area is in the vicinity of an intermediate height between the pair of pillars, and an opening extending directly below the upper horizontal member and directly above the lower horizontal member. Each of the expanding openings is the rectangular opening, and a high window and a ground window are fitted into the openings.
また、本発明に係る木造建物の制振構造は、前記木造建物を在来軸組工法で構築された木造建物としたものである。 The vibration control structure for a wooden building according to the present invention is a wooden building constructed by a conventional frame construction method.
木造建物において数多くの制振技術が開発ないしは提案されているものの、それらのほとんどが、柱梁で囲まれた矩形フレームの内側空間全体をほぼ占有する形でダンパーやそれに関連する部材が配置された構造になっている。 Although many vibration control technologies have been developed or proposed for wooden buildings, most of them have dampers and related members arranged so as to almost occupy the entire inner space of the rectangular frame surrounded by column beams. It has a structure.
これは、矩形フレームの中央近傍にダンパーを配置するとともに、該ダンパーを上下の横架材にそれぞれ接続することによって、層間変位、すなわち上下の横架材間に生ずる相対変位をダンパーに入力させようとしたからであるが、その結果、矩形フレームの内側空間全体が制振装置でほぼ占有されることとなり、採光や通風を確保し、あるいは人が行き来できるような開口を美観を損なわずに残すことは困難となる。 This is because the damper is arranged near the center of the rectangular frame, and the damper is connected to the upper and lower horizontal members, respectively, so that the interlayer displacement, that is, the relative displacement generated between the upper and lower horizontal members is input to the damper. As a result, the entire inner space of the rectangular frame is almost occupied by the vibration control device, ensuring lighting and ventilation, or leaving an opening that allows people to come and go without compromising aesthetics. It becomes difficult.
これに対し、特許文献2のように、対向する一対の柱間の相対変位をダンパーに入力させた技術もいくつか見られるが、矩形フレームの中央近傍にダンパーを配置するとともに、該ダンパーを左右の柱にそれぞれ接続するという意味では、上述した層間変位タイプのものと同様であって、矩形フレームの内側空間全体がダンパーやそれに関連する部材に占有されており、上述した用途に使い得る開口を矩形フレームの内側空間に残すことはやはり難しい。
On the other hand, as in
また、特許文献2記載の制振装置のように、粘性ダンパーを採用したことで小型化が容易になる反面、全体の減衰力を少しでも高めるためには複数設置が不可欠となり、それが矩形フレームの内側空間を占有する原因になっているものも少なくない。
In addition, as with the vibration damping device described in
また、仕口部に生じる柱梁あるいは柱と土台との相対回転角を利用したものでは(特許文献1)、十分な制振化が困難であることは前述した通りである。 Further, as described above, it is difficult to achieve sufficient vibration suppression using a column beam or a relative rotation angle between the column and the base generated in the joint (Patent Document 1).
ちなみに、特許文献3は、隣接居室間で人の行き来が可能な開口を残すことができる発明を開示した数少ない文献であるが、仕口部における柱と土台との相対回転角を利用したものであるため、やはり十分な制振化は望めない。
Incidentally,
本出願人らは、かかる知見を踏まえ、採光や通風を確保し、あるいは人が行き来可能な開口を残しながら、なおかつ十分な制振化が可能な技術を研究開発した結果、本発明をなしたものである。 Based on such knowledge, the present applicants have made the present invention as a result of research and development of a technology that can ensure sufficient lighting and ventilation, or can maintain sufficient vibration while leaving an opening where people can come and go. Is.
すなわち、本発明に係る木造建物の制振構造においては、制振装置を構成するシリンダー側変位伝達板をその縁部において一方の柱の対向側面に、ピストン側変位伝達板をその縁部において他方の柱の対向側面にそれぞれ固着するとともに、制振装置を構成するオイルダンパーのシリンダーがピン接合されたシリンダー側連結部をシリンダー側変位伝達板の反対側縁部に、オイルダンパーのピストンロッドがピン接合されたピストン側連結部をピストン側変位伝達板の反対側縁部にそれぞれ取り付けてある。 That is, in the vibration damping structure for a wooden building according to the present invention, the cylinder side displacement transmission plate constituting the vibration damping device is disposed on the opposite side surface of one column at the edge, and the piston side displacement transmission plate is disposed on the other side at the edge. The cylinder side connecting part, which is fixed to the opposite side surfaces of the cylinder and pinned to the cylinder of the oil damper that constitutes the vibration damping device, is connected to the opposite edge of the cylinder side displacement transmission plate, and the piston rod of the oil damper is pinned The joined piston side connecting portions are respectively attached to opposite side edge portions of the piston side displacement transmission plate.
このようにすると、一対の柱が建物全体の揺れに合わせて左右に傾斜したとき、その傾斜によってシリンダー側変位伝達板及びピストン側変位伝達板が回転し、それらの間には柱の材軸に沿った相対変位が生じる。そして、かかる相対変位が入力されたオイルダンパーは、その減衰力を発揮して建物の揺れを速やかに収斂させる。 In this way, when the pair of columns tilts to the left and right according to the shaking of the entire building, the cylinder-side displacement transmission plate and the piston-side displacement transmission plate rotate due to the tilt, and the column shaft is between them. Relative displacement along is produced. The oil damper to which the relative displacement is input exerts its damping force to quickly converge the shaking of the building.
特に、在来軸組工法で構築された木造建物においては、柱と横架材との接合度(回転剛性)が比較的小さいため、地震時においては、層間変形角に近い角度で柱が左右に傾斜する。 In particular, in wooden buildings constructed with the conventional frame construction method, the degree of joint (rotational rigidity) between the column and the horizontal member is relatively small. Inclined to.
したがって、オイルダンパーに入力される相対変位は、層間変位よりは小さくなるものの、オイルダンパーの減衰能力で十分補うことができる程度の低減量にとどまり、かくして建物の揺れを短時間に収斂させることができる。 Therefore, although the relative displacement input to the oil damper is smaller than the interlayer displacement, it can be reduced to a level that can be sufficiently compensated by the damping capacity of the oil damper, thus converging the shaking of the building in a short time. it can.
また、本発明で用いる制振装置を上述のように構成したことにより、設置に必要な高さを抑えることが可能となり、従来の制振装置のように、矩形フレームの内側空間が制振装置やそれに関連する部材で占有されることはない。 Further, since the vibration damping device used in the present invention is configured as described above, the height required for installation can be suppressed, and the inner space of the rectangular frame is the vibration damping device as in the conventional vibration damping device. And will not be occupied by related components.
そのため、矩形フレームの内側空間のうち、上段横架材の直下、下段横架材の直上又は一対の柱の中間高さ近傍が設置領域となるように制振装置を配置し、該設置領域を除く領域を矩形状の開口とする構成が可能となる。 Therefore, in the inner space of the rectangular frame, arrange the vibration damping device so that the installation area is directly below the upper horizontal member, directly above the lower horizontal member, or near the middle height of the pair of columns. A configuration in which the area to be removed is a rectangular opening is possible.
そして、かかる構成によれば、制振装置の設置領域を除く領域として矩形フレームに残された矩形状の開口を、採光や通風のための開口とすることが可能となり、高い居住性を得ることができるとともに、人が行き来するための開口として、さらにはこの開口を室内で連続形成することによって隣接居室を一体化し、大空間を形成することも可能となる。 And according to this structure, it becomes possible to make the rectangular-shaped opening left in the rectangular frame as an area | region except the installation area | region of a damping device into an opening for lighting and ventilation, and obtains high comfortability In addition, as an opening for people to go back and forth, it is also possible to form a large space by integrating the adjacent living rooms by continuously forming the opening in the room.
矩形フレーム内の制振装置の設置領域と該矩形状フレームに残される矩形状の開口との関係において、以下の具体的構成、すなわち、
(a) 設置領域を、上段横架材の直下であって該上段横架材の下方に設置された天井の直上とし、該天井とその下方に設けられた床板に挟まれた開口を矩形状の開口とし、該開口を隣接居室間で行き来可能な開口とする
(b) 設置領域を、上段横架材の直下及び下段横架材の直上とするとともに、それらに挟まれた開口を矩形状の開口とし、該開口に腰窓を嵌め込む
(c) 制振装置の設置領域を、下段横架材の直上とするとともに、上段横架材の直下に拡がる開口を矩形状の開口とし、該開口に高窓を嵌め込む
(d) 制振装置の設置領域を、一対の柱の中間高さ近傍とするとともに、上段横架材の直下に拡がる開口と下段横架材の直上に拡がる開口をそれぞれ矩形状の開口とし、該開口に高窓と地窓をそれぞれ嵌め込む
といった構成を採用することができる。
In the relationship between the installation area of the vibration damping device in the rectangular frame and the rectangular opening left in the rectangular frame, the following specific configuration, that is,
(a) The installation area is directly below the upper horizontal member and directly above the ceiling installed below the upper horizontal member, and the opening sandwiched between the ceiling and the floor plate provided below is rectangular. And the opening can be moved between adjacent rooms.
(b) The installation area is directly below the upper horizontal member and directly above the lower horizontal member, and the opening sandwiched between them is a rectangular opening, and a waist window is fitted into the opening.
(c) The installation area of the vibration control device is directly above the lower horizontal member, and the opening extending directly below the upper horizontal member is a rectangular opening, and a high window is fitted into the opening.
(d) The installation area of the vibration damping device is in the vicinity of the middle height of the pair of pillars, and the opening extending just below the upper horizontal member and the opening extending just above the lower horizontal member are each rectangular openings, It is possible to employ a configuration in which a high window and a ground window are fitted into the opening.
かかる具体的構成のうち、(a)は、天井裏空間に制振装置を設置することで、天井と床板との間を矩形状の開口とし、該開口を介して隣接居室を一体化させて大空間を形成することが可能となる。 Among such specific configurations, (a) is to install a vibration damping device in the ceiling space, so that a rectangular opening is formed between the ceiling and the floorboard, and adjacent living rooms are integrated through the opening. A large space can be formed.
また、(b)は、腰窓によって標準的な採光及び通風を確保しつつ、上下に二段併置された制振装置によって、制振化への寄与の度合いを高めることが可能となる。 In (b), the standard lighting and ventilation can be secured by the waist window, and the degree of contribution to damping can be increased by the damping device arranged in two stages above and below.
また、(c)は、主としてプライバシーを確保したい居室に面する外壁で採用可能な構成であり、外壁の下方を制振のためのスペースとして用いながら、その上方を採光のための開口として用いることにより、建物全体の制振化に寄与させながら、屋外からの視線を遮断するとともに、いわゆるハイサイドライト特有の良質な採光を確保することが可能となる。 In addition, (c) is a configuration that can be used mainly on the outer wall facing the living room where privacy is to be secured. The lower part of the outer wall is used as a space for vibration control, while the upper part is used as an opening for daylighting. As a result, it is possible to block the line of sight from the outside while contributing to vibration suppression of the entire building, and to ensure high quality lighting unique to the so-called high side light.
また、(d)は、柱の中間高さ位置を制振のためのスペースとして用いながら、その上方と下方に残された矩形状の開口に高窓と地窓をそれぞれ嵌め込むことにより、建物全体の制振化に寄与させながら、屋外からの視線を遮断しつつ、いわゆるハイサイドライト特有の良質な採光と地窓特有の通風を確保することが可能となる。 (D) shows that the building is constructed by fitting the high window and the ground window into the rectangular openings left above and below, while using the middle height position of the pillar as a space for vibration control. While contributing to the overall vibration control, it is possible to secure high-quality lighting unique to so-called high-side lights and ventilation unique to the ground window while blocking the line of sight from the outdoors.
シリンダー側変位伝達板及びピストン側変位伝達板は、地震時に生じる面内せん断力に十分抵抗できるよう、面内剛性の高い板材、例えば構造用合板でそれぞれ構成するのが望ましい。 The cylinder-side displacement transmission plate and the piston-side displacement transmission plate are preferably each composed of a plate material with high in-plane rigidity, such as a structural plywood, so that it can sufficiently resist the in-plane shear force generated during an earthquake.
また、シリンダー側変位伝達板及びピストン側変位伝達板は、制振装置を上段横架材の直下に配置する場合には、該上段横架材の下面との間にクリアランスが形成されるように、下段横架材の直上に配置する場合には、該下段横架材の上面との間にクリアランスが形成されるように、一対の柱の対向側面にそれぞれ取り付け、地震時における横架材との干渉を避けるようにする。 In addition, the cylinder side displacement transmission plate and the piston side displacement transmission plate are arranged so that a clearance is formed between the upper side horizontal member and the lower side of the upper side horizontal member when the vibration damping device is disposed directly below the upper side horizontal member. In the case of being arranged directly above the lower horizontal member, the horizontal member is attached to the opposing side surfaces of the pair of columns so that a clearance is formed between the upper member and the lower horizontal member. Try to avoid interference.
また、本発明に係る木造建物の制振構造においては、一対の柱の内法寸法を幅とする一対の矩形枠を、それらの間にシリンダー側変位伝達板及びピストン側変位伝達板が挟み込まれた状態で一対の柱の対向側面にそれぞれ固着してあり、かかる構成により、地震時において、シリンダー側変位伝達板及びピストン側変位伝達板が面外方向に座屈するのを未然に防止することができる。 In the vibration control structure for a wooden building according to the present invention, a cylinder side displacement transmission plate and a piston side displacement transmission plate are sandwiched between a pair of rectangular frames whose width is the inner dimension of the pair of columns. In this state , the cylinder side displacement transmission plate and the piston side displacement transmission plate can be prevented from buckling in the out-of-plane direction in the event of an earthquake. it can.
以下、本発明に係る木造建物の制振構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a vibration control structure for a wooden building according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that components that are substantially the same as those of the prior art are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図1は、本実施形態に係る木造建物の制振構造を示した正面図、図2は、それに用いる制振装置の正面図である。これらの図に示すように、本実施形態に係る木造建物の制振構造1は、在来軸組工法で構築された木造住宅を木造建物とし、かかる木造住宅の一階に立設された矩形フレーム5の内側空間に制振装置6を配置してなる。
FIG. 1 is a front view showing a vibration control structure of a wooden building according to the present embodiment, and FIG. 2 is a front view of a vibration control device used therefor. As shown in these drawings, the
矩形フレーム5は、鉄筋コンクリートの布基礎(図示せず)の上に取り付けられた下段横架材としての土台4と、該土台4に立設された一対の柱2,2と、それらの頂部に架け渡された上段横架材としての梁3とからなる。
The
制振装置6は図2でわかるように、オイルダンパー21と、該オイルダンパーを構成するシリンダー22がピン接合されたシリンダー側連結部32と、オイルダンパー21を構成するピストンロッド23がピン接合されたピストン側連結部33と、一対の柱2,2のうち、一方の柱2の対向側面に固着されたシリンダー側変位伝達板26と、他方の柱2の対向側面に固着されたピストン側変位伝達板30とで概ね構成してある。
As can be seen from FIG. 2, the
シリンダー側変位伝達板26は、その縁部をL字状断面をなすアングル27を介して一方の柱2に固着してあるとともに、反対側の縁部を、シリンダー側連結部32を構成するコの字状断面の連結本体25に差し込んだ上、該連結本体の両側面に形成されたビス孔にビスを挿通してねじ込むことにより、該シリンダー側連結部に固着してある。
The cylinder side
また、連結本体25には、該連結本体とともにシリンダー側連結部32を構成するブラケット24を突設してあり、該ブラケットの先端にオイルダンパー21のシリンダー22をピン接合してある。
In addition, the connecting
同様に、ピストン側変位伝達板30は、その縁部をL字状断面をなすアングル31を介して他方の柱2に固着してあるとともに、反対側の縁部を、ピストン側連結部33を構成するコの字状断面の連結本体29に差し込んだ上、該連結本体の両側面に形成されたビス孔にビスを挿通してねじ込むことにより、該ピストン側連結部に固着してある。
Similarly, the piston-side
また、連結本体29には、該連結本体とともにピストン側連結部33を構成するブラケット28を突設してあり、該ブラケットの先端にオイルダンパー21のピストンロッド23をピン接合してある。
In addition, a
ここで、シリンダー側変位伝達板26及びピストン側変位伝達板30は、制振装置6が、矩形フレーム5の内側空間のうち、梁3の直下であって該梁の下方に設置された天井7の直上、つまり天井裏空間が設置領域となるように、かつその設置領域を除く領域のうち、天井7とその下方に設けられた床板8に挟まれた矩形状の開口9が、隣接居室間で行き来可能な開口となるように、一対の柱2,2の対向側面にそれぞれ固着してある。
Here, the cylinder-side
シリンダー側変位伝達板26及びピストン側変位伝達板30は、地震時に生じる面内せん断力に十分抵抗できるよう、面内剛性の高い板材、例えば構造用合板でそれぞれ構成するとともに、地震時における梁3との干渉を避けるため、梁3の下面との間にクリアランスδが形成されるよう、一対の柱2,2の対向側面にそれぞれ取り付けてある。
The cylinder-side
本実施形態に係る制振装置6及びそれを用いた木造建物の制振構造1においては、シリンダー側変位伝達板26をその縁部において一方の柱2の対向側面に、ピストン側変位伝達板30をその縁部において他方の柱2の対向側面にそれぞれ固着するとともに、オイルダンパー21のシリンダー22がピン接合されたシリンダー側連結部32をシリンダー側変位伝達板26の反対側縁部に、オイルダンパー21のピストンロッド23がピン接合されたピストン側連結部33をピストン側変位伝達板30の反対側縁部にそれぞれ取り付けてある。
In the
このようにすると、一対の柱2,2は図3に示すように、地震時において建物全体の揺れに合わせて左右に傾斜し、その傾斜は、シリンダー側変位伝達板26及びピストン側変位伝達板30を反時計廻り(同図(a))と時計廻り(同図(b))に交互に回転させる。
In this way, as shown in FIG. 3, the pair of
そのため、シリンダー側変位伝達板26及びピストン側変位伝達板30の間には、柱2の材軸に沿った相対変位が生じ、かかる相対変位が入力されたオイルダンパー21は、その減衰力を発揮して建物の揺れを速やかに収斂させる。
Therefore, a relative displacement along the material axis of the
一方、制振装置6は、矩形フレーム5の内側空間のうち、梁3の直下であって該梁の下方に設置された天井7の直上、つまり天井裏空間が設置領域となるように、かつその設置領域を除く領域のうち、天井7とその下方に設けられた床板8に挟まれた矩形状の開口9が、隣接居室間で行き来可能な開口となるように取り付けてあるため、かかる矩形状の開口9を介して隣接居室が一体化される。
On the other hand, the
以上説明したように、本実施形態に係る制振装置6及びそれを用いた木造建物の制振構造1によれば、一対の柱2,2が建物全体の揺れに合わせて左右に傾斜したとき、その傾斜によってシリンダー側変位伝達板26及びピストン側変位伝達板30が回転し、それらの間に生じた柱2の材軸に沿った相対変位がオイルダンパー21に入力されることにより、建物の揺れを速やかに収斂させることが可能となる。
As described above, according to the
また、本実施形態に係る木造建物の制振構造1によれば、在来軸組工法で構築された木造建物を対象としたことにより、地震時においては、層間変形角に近い角度で柱2,2が左右に傾斜する。
Moreover, according to the
そのため、オイルダンパー21に入力される相対変位は、層間変位よりは小さくなるものの、オイルダンパー21の減衰能力で十分補うことができる程度の低減量にとどまり、かくして建物の揺れを短時間に収斂させることが可能となる。
For this reason, although the relative displacement input to the
また、本実施形態に係る木造建物の制振構造1によれば、制振装置6の設置領域を、梁3の直下であって該梁の下方に設置された天井7の直上とし、該天井と床板8に挟まれた矩形状の開口を隣接居室間で行き来可能な開口9としたので、該開口を介して隣接居室を一体化させ、大きな居住空間を形成することが可能となる。
In addition, according to the
本実施形態では、説明の便宜上、一階について制振を行った例を説明したが、本発明に係る木造建物の制振構造を、二階、三階といった上階にも同様に適用できることは言うまでもない。 In the present embodiment, for the sake of convenience of explanation, an example in which vibration suppression is performed on the first floor has been described, but it goes without saying that the vibration control structure of a wooden building according to the present invention can be similarly applied to upper floors such as the second floor and the third floor. Yes.
また、本実施形態では、図1及び図2に示したように、オイルダンパー21をその材軸が柱2の材軸と平行になるように配置することで、オイルダンパー21に入力される相対変位ができるだけ大きくなるようにしたが、必ずしもこのような縦配置に限定されるものではなく、オイルダンパーの性能が十分であれば、例えばその材軸が斜めになるように配置してもかまわない。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
かかる変形例においては、制振装置の設置高さを低く抑えることが可能となる。 In such a modification, the installation height of the vibration damping device can be kept low.
また、本実施形態では、制振装置6の設置領域を、梁3の直下であって天井7の直上としたが、矩形フレーム5の内側空間に矩形状の開口が残るのであれば、制振装置6をどのように設置してもかまわない。
Further, in this embodiment, the installation area of the
図4は、かかる変形例を示した正面図である。同図に示した木造建物の制振構造41は、制振装置6の設置領域を、上段横架材としての胴差し3aの直下及び土台4の直上とするとともに、胴差し3a直下に設置される制振装置6を垂壁42で、土台4の直上に設置される制振装置6を腰壁43でそれぞれ隠し、それらに挟まれた矩形状の開口44に腰窓を嵌め込んである。
FIG. 4 is a front view showing such a modification. In the wooden
かかる構成によれば、腰窓によって標準的な採光及び通風を確保しつつ、上下に二段併置された制振装置6,6によって、制振化への寄与の度合いを高めることが可能となる。
According to such a configuration, it is possible to increase the degree of contribution to damping by the damping
図5は、別の変形例を示した正面図である。同図に示した木造建物の制振構造51は、制振装置6の設置領域を土台4の直上とするとともに該制振装置を壁52で隠し、胴差し3aの直下に拡がる矩形状の開口53には高窓を嵌め込んである。
FIG. 5 is a front view showing another modified example. The
かかる構成によれば、壁52の下方を制振のためのスペースとして用いながら、その上方を採光のための開口53として用いることにより、建物全体の制振化に寄与させながら、制振装置6を設置した壁52で屋外からの視線を遮断するとともに、いわゆるハイサイドライト特有の良質な採光を開口53で確保することが可能となる。
According to such a configuration, while using the lower part of the
なお、土台4の直上を制振装置6の設置領域とする代わりに、図6に示すように柱2,2の中間高さを制振装置6の設置領域とし、該制振装置を壁52aで隠すとともに、その上方に拡がる矩形状の開口53aに高窓を、下方に拡がる矩形状の開口53bに地窓をそれぞれ嵌め込むようにしてもよい。
Instead of setting the area directly above the
かかる構成によれば、矩形フレーム5の中間高さに拡がる領域を制振装置6の設置領域として用いながら、その上方及び下方を採光及び通風のための開口53a,53bとして用いることが可能となり、建物全体の制振化に寄与させながら、壁52aで屋外からの視線を遮断しつつ、いわゆるハイサイドライト特有の良質な採光を開口53aで確保するとともに、地窓特有の換気機能を開口53bで確保することができる。
According to such a configuration, the area extending to the intermediate height of the
加えて、地震時における柱2,2の傾斜角は、在来軸組工法であっても仕口部での回転拘束は存在し、頂部や端部よりも中間高さ位置の方が大きくなる。したがって、上述のように構成すれば、オイルダンパー21に入力する相対変位を大きく取ることが可能となる。
In addition, the inclination angle of the
また、本実施形態では特に言及しなかったが、図7(a)、(b)に示すように、一対の柱2,2の内法寸法を幅とする一対の矩形枠61,61を、それらの間にシリンダー側変位伝達板26及びピストン側変位伝達板30が挟み込まれた状態で一対の柱2,2の対向側面にそれぞれ取り付けるようにすればよい。
Although not particularly mentioned in the present embodiment, as shown in FIGS. 7A and 7B, a pair of
矩形枠61は、地震時における柱2,2の傾斜変形を拘束することがないよう、必要に応じて柱2への固定度を緩くしたり、矩形枠全体のせん断変形が許容されるように構成するとともに、柱2,2の傾斜変形に伴うシリンダー側変位伝達板26及びピストン側変位伝達板30の面内における回転変形を拘束することがないよう、該シリンダー側変位伝達板及びピストン側変位伝達板との間にクリアランスを設けたり、又は摺動可能に構成しておく。
The
かかる構成によれば、地震時における制振装置6の動作を何ら阻害することなく、シリンダー側変位伝達板26及びピストン側変位伝達板30の面外方向への座屈を未然に防止することが可能となる。
According to such a configuration, it is possible to prevent the cylinder side
なお、シリンダー側変位伝達板26やピストン側変位伝達板30は、アングル27,31に代えて、矩形枠61の内法高さより短いアングル27′,31′を用いて柱2,2に固着するのが望ましい。
The cylinder side
かかる構成によれば、矩形枠61がその隅部でアングル27′,31′と干渉する懸念がなくなり、柱2への取付け作業性が向上する。
According to such a configuration, there is no concern that the
また、シリンダー側変位伝達板26やピストン側変位伝達板30は図7(b)に示したように、アングル27′,31′の外面(背面)に取り付けるようにしてもよいが、かかる構成に代えて、同図(c)に示すようにアングル27′,31′の内面に取り付けるようにしてもよい。
The cylinder side
かかる構成によれば、シリンダー側変位伝達板26及びピストン側変位伝達板30をより強固に柱2,2に固着することができる。
According to this configuration, the cylinder side
また、本実施形態では、オイルダンパー21をそのピストンロッド23が上に、シリンダー22が下になるように配置したが、上下が逆であってももちろんかまわない。
In this embodiment, the
次に、本発明に係る木造建物の制振構造に対応する試験体を製作し、かかる試験体に動的水平力を加力することによって、その減衰特性を調べた。以下、その概要について説明する。 Next, a test body corresponding to the vibration damping structure of a wooden building according to the present invention was manufactured, and the damping characteristic was examined by applying a dynamic horizontal force to the test body. The outline will be described below.
図8は、各試験体を示した正面図であり、共通の矩形フレームは、断面が105mm角で長さが2,550mmの土台に、断面が105mm角で高さが2,587.5mmの柱を910mmピッチで対称に3本立設し、それらの頂部に梁幅が105mm、梁成が180mm、長さが2,550mmの梁を架け渡して構成した。 FIG. 8 is a front view showing each test body. A common rectangular frame has a 105 mm square cross section with a length of 2,550 mm, a 105 mm square cross section with a height of 2,587.5 mm. Three columns were erected symmetrically at a pitch of 910 mm, and a beam having a beam width of 105 mm, a beam formation of 180 mm, and a length of 2,550 mm was bridged on the top of them.
かかる矩形フレームにおいて、オイルダンパーを、梁下540mmの高さ位置(オイルダンパーの取付け板の下縁)で水平姿勢となるように、一端を柱に、他端を梁の下面に垂設したブラケットにそれぞれピン接合して構成したものを試験体1(仕口タイプ)とし(同図(a))、オイルダンパーを梁下250mmの高さ位置に設置し、それ以外は試験体1と同様に構成したものを試験体2(ピロティタイプ)とした。 In such a rectangular frame, a bracket in which one end is suspended from a column and the other end is suspended from the lower surface of the beam so that the oil damper is in a horizontal position at a height of 540 mm below the beam (lower edge of the oil damper mounting plate) The test piece 1 (joint type) was made by pin-joining each (Fig. (A)), and the oil damper was installed at a height of 250 mm below the beam. The constructed sample was designated as test body 2 (piroti type).
オイルダンパーは、日立オートモティブシステムズ株式会社から「減震くんスマート」(登録商標)という名称で販売されているものを用いた。 The oil damper used was sold by Hitachi Automotive Systems, Ltd. under the name of “Seismic Reduction Kun Smart” (registered trademark).
一方、図1で説明した本実施形態の木造建物の制振構造1と同様、シリンダー側変位伝達板及びピストン側変位伝達板の高さを460mm、幅を332.5mm、梁下からのクリアランスを50mm、両者の間隔を140mmとして構成した。
On the other hand, like the
なお、オイルダンパーを設けない矩形フレームのみの試験体を試験体0とした。
In addition, the test body of only the rectangular frame which does not provide an oil damper was made into the
図9は、各試験体に対して動的加力試験を行ったときの履歴減衰特性を示したグラフである。かかる動的加力試験は、振幅と振動数の組合せで変形の小さいものから順に加力する制震壁の試験方法であり、(財)日本建築防災協会が定めている「住宅等防災技術試験要領」の「その1 制震材料付き耐力壁による耐震補強構法に係る性能確認試験方法」の規定に沿って行った。 FIG. 9 is a graph showing the hysteresis damping characteristics when a dynamic force test is performed on each specimen. This dynamic force test is a test method for damping walls that apply force in order from the smallest deformation with a combination of amplitude and frequency. This was performed in accordance with the provisions of “No. 1 Performance confirmation test method for seismic strengthening construction using bearing walls with damping materials”.
まず、従来の制振装置である試験体1及び試験体2を比較すると、試験体2は、試験体1と比して梁下からオイルダンパーまでの距離が短いため、梁と柱の間の変位角を大きくとることができず、オイルダンパーの変位量を確保することが難しい。
First, comparing the
そのため、試験体2は試験体1と比していずれの層間変位においても、履歴減衰量、最大荷重とも下回る結果となった。
For this reason, the
ここで、試験体1において梁下からオイルダンパーまでの距離をさらに延ばしていくと、オイルダンパーに入力される相対変位量が大きくなり、その結果、オイルダンパーの減衰力が大きくなって、履歴減衰量、最大荷重とも大きくすることができるが、その分、オイルダンパーを含む制振装置の設置領域が大きくなるとともに、開口の確保が難しくなる。
Here, when the distance from the beam under the beam to the oil damper is further extended in the
一方、本発明に相当する試験体3は、梁下からオイルダンパーまでの距離が試験体1と同じであるにも関わらず、いずれの層間変位においても、履歴減衰量、最大荷重とも他の試験体を大きく上回っており、特に大変形(1/15rad)における履歴減衰量や最大荷重は、他の試験体に比べ、格段に大きくなった。
On the other hand, the
これは、地震時の建物の揺れを柱の傾斜変形に伴うシリンダー側変位伝達板とピストン側変位伝達板の相対上下変位という形で取り出したからであって、柱間距離を確保することにより、設置高さを抑えつつ、高い制振性能を発揮させることが可能であることがわかった。 This is because the shaking of the building at the time of earthquake was taken out in the form of relative vertical displacement of the cylinder side displacement transmission plate and the piston side displacement transmission plate accompanying the tilt deformation of the column, and it was installed by ensuring the distance between the columns. It was found that high vibration control performance can be achieved while suppressing the height.
1、41,51 木造建物の制振構造
2 柱
3 梁(上段横架材)
3a 胴差し(上段横架材)
4 土台(下段横架材)
5 矩形フレーム
6 制振装置
7 天井
8 床板
9,44,53 矩形状の開口
21 オイルダンパー
22 シリンダー
23 ピストンロッド
26 シリンダー側変位伝達板
30 ピストン側変位伝達板
32 シリンダー側連結部
33 ピストン側連結部
61 矩形枠
1, 41, 51 Damping structure of
3a Torso (upper horizontal member)
4 Foundation (Lower horizontal member)
5
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