JP5566737B2 - 制振ブレース - Google Patents
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Description
本発明は、柱および梁で囲まれた架構面内に斜めに設けられる制振ブレースに関する。
従来、建物の制振構造の一例として、特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１に記載の制振構造は、柱と梁に囲まれた架構の内部空間に取付用ガセット等を介して設置されるブレースの途中に、ダンパ（制振部材）を介在させて、このダンパーによって、地震等の際の振動エネルギーを吸収するものであり、ブレース型制振装置と称されている。
しかし、特許文献１の制振装置では、地震などによる建物の変形が小さい場合には制振部材（エネルギー吸収材料）に伝えられる変形も小さいため、制振部材のエネルギー吸収量が小さく、建物の振動を減衰する減衰力も小さくなり、制振構造があまり有効に働かない。そのため、制振装置の配置箇所を多くしなければならかった。
本発明の課題は、地震などによる建物躯体の変形が小さい場合にも大きなエネルギー吸収を可能とし、大きな減衰力を発揮することができる制振ブレースを提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図７に示すように、柱２，２および梁３，４で囲まれた架構面内に斜めに設けられる制振ブレース１０において、
所定の間隔をもって互いに平行にかつ先端部が軸方向と直交する方向に重ねて配置される一対のブレース材１０ａ，１０ｂと、
長手方向がこれら一対のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向に向けられるようにして設けられるとともに、これら一対のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向の二箇所で、該一対のブレース材１０ａ，１０ｂの双方に枢結される振り子部材１１と、
この振り子部材１１の長手方向端部の近傍に位置するとともに、前記一対のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向の二箇所で、該一対のブレース材１０ａ，１０ｂの双方に枢結される揺動部材１２とを備えており、
これら振り子部材１１の長手方向端部と揺動部材１２とは振動減衰手段１３を介して連結されており、
前記ブレース材１０ａ，１０ｂは、一側面１５，１６に、長手方向に沿う開口部１５ａ，１６ａを有する溝形鋼によって構成されており、
この溝形鋼で構成された一対のブレース材１０ａ，１０ｂの先端部を、開口部１５ａ，１６ａが互いに対向するようにして重ねて配置することによって空洞部１７が形成されており、
この空洞部１７内に、前記振り子部材１１と、揺動部材１２と、振動減衰手段１３とが設けられていることを特徴とする。
所定の間隔をもって互いに平行にかつ先端部が軸方向と直交する方向に重ねて配置される一対のブレース材１０ａ，１０ｂと、
長手方向がこれら一対のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向に向けられるようにして設けられるとともに、これら一対のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向の二箇所で、該一対のブレース材１０ａ，１０ｂの双方に枢結される振り子部材１１と、
この振り子部材１１の長手方向端部の近傍に位置するとともに、前記一対のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向の二箇所で、該一対のブレース材１０ａ，１０ｂの双方に枢結される揺動部材１２とを備えており、
これら振り子部材１１の長手方向端部と揺動部材１２とは振動減衰手段１３を介して連結されており、
前記ブレース材１０ａ，１０ｂは、一側面１５，１６に、長手方向に沿う開口部１５ａ，１６ａを有する溝形鋼によって構成されており、
この溝形鋼で構成された一対のブレース材１０ａ，１０ｂの先端部を、開口部１５ａ，１６ａが互いに対向するようにして重ねて配置することによって空洞部１７が形成されており、
この空洞部１７内に、前記振り子部材１１と、揺動部材１２と、振動減衰手段１３とが設けられていることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、振り子部材１１は一対のブレース材１０ａ，１０ｂにそれぞれ枢結されているので、地震等で柱２，２および梁３，４で囲まれた架構面に変形が生じることによって、一対のブレース材１０ａ，１０ｂに引張りや圧縮力が作用すると、振り子部材１１は、一対のブレース材１０ａ，１０ｂとの枢結位置１４，１４の中央部を支点として回転するようにして振れる。したがって、振り子部材１１はてこの原理によって振れが増幅される。
これによって、振り子部材１１の長手方向端部と連結された振動減衰手段１３の変形を増幅することができるので、建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
また、揺動部材１２も、振り子部材１１と同様に架構面に生じる変形に伴って揺動するので、架構面の変形に伴う一対のブレース材１０ａ，１０ｂの引張り方向や圧縮方向への変位を阻害することがなく、振り子部材１１と振動減衰手段１３とによる減衰機能を確実に働かせることができる。
さらに、このような制振ブレース１０であれば、地震だけでなく風や交通振動等にも影響を受けやすい木造住宅であっても、同様に建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
また、空洞部１７を形成し、この空洞部１７内に、前記振り子部材１１と、揺動部材１２と、振動減衰手段１３とを収納できるので、これら振り子部材１１と、揺動部材１２と、振動減衰手段１３を取り付けるスペースを確保するために、例えば柱２および梁３，４の壁厚方向の長さを極端に長くしたり、ブレース材１０ａ，１０ｂの壁厚方向の長さを極端に短くしたりする必要がない。
これによって、制振ブレース１０を導入するにあたり、特に設計変更や部材寸法の変更を行う必要がないので、部材強度の低下やコストの増加を防ぐことができる。
これによって、振り子部材１１の長手方向端部と連結された振動減衰手段１３の変形を増幅することができるので、建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
また、揺動部材１２も、振り子部材１１と同様に架構面に生じる変形に伴って揺動するので、架構面の変形に伴う一対のブレース材１０ａ，１０ｂの引張り方向や圧縮方向への変位を阻害することがなく、振り子部材１１と振動減衰手段１３とによる減衰機能を確実に働かせることができる。
さらに、このような制振ブレース１０であれば、地震だけでなく風や交通振動等にも影響を受けやすい木造住宅であっても、同様に建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
また、空洞部１７を形成し、この空洞部１７内に、前記振り子部材１１と、揺動部材１２と、振動減衰手段１３とを収納できるので、これら振り子部材１１と、揺動部材１２と、振動減衰手段１３を取り付けるスペースを確保するために、例えば柱２および梁３，４の壁厚方向の長さを極端に長くしたり、ブレース材１０ａ，１０ｂの壁厚方向の長さを極端に短くしたりする必要がない。
これによって、制振ブレース１０を導入するにあたり、特に設計変更や部材寸法の変更を行う必要がないので、部材強度の低下やコストの増加を防ぐことができる。
請求項２に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項１に記載の制振ブレース１０において、
前記振り子部材１１の枢結位置１４と、前記振動減衰手段１３の中心部との間の、前記ブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向における距離Ｌ１よりも、
前記枢結位置１４と、前記振動減衰手段１３の中心部との間の、前記ブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向における距離Ｌ２を長く設定したことを特徴とする。
前記振り子部材１１の枢結位置１４と、前記振動減衰手段１３の中心部との間の、前記ブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向における距離Ｌ１よりも、
前記枢結位置１４と、前記振動減衰手段１３の中心部との間の、前記ブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向における距離Ｌ２を長く設定したことを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、振り子部材１１はてこの原理によって振れが増幅されるが、この振れの増幅は、枢結位置１４と振動減衰手段１３の中心部との間のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向における距離Ｌ１より、枢結位置１４と振動減衰手段１３の中心部との間のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向における距離Ｌ２を長く設定することによって、大きくなる。つまり、増幅効果が大きくなる。したがって、より効果的に建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
請求項３に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項２に記載の制振ブレース１０において、
前記振り子部材１１は、この振り子部材１１の枢結位置１４付近が端部側より幅広となるように形成されていることを特徴とする。
前記振り子部材１１は、この振り子部材１１の枢結位置１４付近が端部側より幅広となるように形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、振り子部材１１の枢結位置１４付近が端部側より幅広となるように形成されているので、この部分に荷重が集中しても十分耐え得るものとなるとともに、端部側は振り子部材１１の枢結位置１４付近より幅狭であるので、その分、振り子部材４の材料軽減を図ることができる。
請求項４に記載の発明は、例えば図５に示すように、請求項１〜３のいずれか一項に記載の制振ブレース１０において、
前記一対のブレース材１０ａ，１０ｂの先端部の互いに対向する側面１５，１６とは反対の側面１５，１６には、前記振り子部材１１が振れた際に、該振り子部材１１の端部とブレース材１０ａ，１０ｂとの接触を防止するための接触防止用スリット１８が形成されていることを特徴とする。
前記一対のブレース材１０ａ，１０ｂの先端部の互いに対向する側面１５，１６とは反対の側面１５，１６には、前記振り子部材１１が振れた際に、該振り子部材１１の端部とブレース材１０ａ，１０ｂとの接触を防止するための接触防止用スリット１８が形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、接触防止用スリット１８を形成した分、振り子部材１１の振れ幅を大きくすることができるので、さらに効果的に建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
請求項５に記載の発明は、例えば図１〜図７に示すように、請求項１〜４のいずれか一項に記載の制振ブレー１０スにおいて、
前記振動減衰手段１３は粘弾性体１３ａを備えていることを特徴とする。
前記振動減衰手段１３は粘弾性体１３ａを備えていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明によれば、粘弾性体１３ａは、エネルギー吸収性能が変形量に比例するので、大きな減衰力を発揮できる。より一層効果的に建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
本発明によれば、振り子部材は一対のブレース材にそれぞれ枢結されているので、地震等で柱および梁で囲まれた架構面に変形が生じることによって、一対のブレース材に引張りや圧縮力が作用すると、振り子部材は、一対のブレース材との枢結位置の中央部を支点として回転するようにして振れる。したがって、振り子部材はてこの原理によって振れが増幅される。
これによって、振り子部材の長手方向端部と連結された振動減衰手段の変形を増幅することができるので、建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
また、揺動部材も、振り子部材と同様に架構面に生じる変形に伴って揺動するので、架構面の変形に伴う一対のブレース材の引張り方向や圧縮方向への変位を阻害することがなく、振り子部材と振動減衰手段とによる減衰機能を確実に働かせることができる。
さらに、このような制振ブレースであれば、地震だけでなく風や交通振動等にも影響を受けやすい木造住宅であっても、同様に建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
これによって、振り子部材の長手方向端部と連結された振動減衰手段の変形を増幅することができるので、建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
また、揺動部材も、振り子部材と同様に架構面に生じる変形に伴って揺動するので、架構面の変形に伴う一対のブレース材の引張り方向や圧縮方向への変位を阻害することがなく、振り子部材と振動減衰手段とによる減衰機能を確実に働かせることができる。
さらに、このような制振ブレースであれば、地震だけでなく風や交通振動等にも影響を受けやすい木造住宅であっても、同様に建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る制振ブレースの実施の形態の一例を示す正面図である。
図１において符号１は、構造物の一例である建物の骨組体を示している。この骨組体１は柱２，２、上梁３、下梁４を備えており、これら柱２，２、上梁３、下梁４で囲まれた架構面内に本発明に係る制振ブレース１０が斜めに設けられている。
図１は本発明に係る制振ブレースの実施の形態の一例を示す正面図である。
図１において符号１は、構造物の一例である建物の骨組体を示している。この骨組体１は柱２，２、上梁３、下梁４を備えており、これら柱２，２、上梁３、下梁４で囲まれた架構面内に本発明に係る制振ブレース１０が斜めに設けられている。
制振ブレース１０は、一対のブレース材１０ａ，１０ｂを備えている。一側面１５，１６に、長手方向に沿う開口部１５ａ，１６ａを有する溝形鋼によって構成されており、所定の間隔をもって互いに平行にかつ先端部が軸方向と直交する方向に重ねて配置されている。
ブレース材１０ａの基端部（図１では上端部）は、図１中右側の柱２の上端部に固定されたブラケット（端部固定部材）１９にピン結合されている。したがって、ブレース材１０ａはピンを支点として上下に回動可能となっている。
ブレース材１０ｂの基端部（図１では下端部）は、図１中左側の柱２の下端部に固定されたブラケット（端部固定部材）２０にピン結合されている。したがって、ブレース材１０ｂはピンを支点として上下に回動可能となっている。
これら一対のブレース材１０ａ，１０ｂの重なっている先端部どうしは、これら一対のブレース材１０ａ，１０ｂの双方に枢結される振り子部材１１と、同じく、これら一対のブレース材１０ａ，１０ｂの双方に枢結される揺動部材１２，１２とによって連結されている。
ブレース材１０ａの基端部（図１では上端部）は、図１中右側の柱２の上端部に固定されたブラケット（端部固定部材）１９にピン結合されている。したがって、ブレース材１０ａはピンを支点として上下に回動可能となっている。
ブレース材１０ｂの基端部（図１では下端部）は、図１中左側の柱２の下端部に固定されたブラケット（端部固定部材）２０にピン結合されている。したがって、ブレース材１０ｂはピンを支点として上下に回動可能となっている。
これら一対のブレース材１０ａ，１０ｂの重なっている先端部どうしは、これら一対のブレース材１０ａ，１０ｂの双方に枢結される振り子部材１１と、同じく、これら一対のブレース材１０ａ，１０ｂの双方に枢結される揺動部材１２，１２とによって連結されている。
なお、本実施の形態のブレース材１０ａ，１０ｂは、上述のように溝形鋼によって構成されているが、特に、リップ溝形鋼によって構成されているものとする。そして、前記開口部１５ａ，１６ａが形成された側面１５，１６を、これら開口部１５ａ，１６ａとリップ片１５ｂ，１６ｂとで構成している。
また、このように開口部１５ａ，１６ａを有する溝形鋼を用いることで、一対のブレース材１０ａ，１０ｂの先端部を、開口部１５ａ，１６ａが互いに対向するようにして重ねて配置することによって空洞部１７を形成することができる。
また、このように開口部１５ａ，１６ａを有する溝形鋼を用いることで、一対のブレース材１０ａ，１０ｂの先端部を、開口部１５ａ，１６ａが互いに対向するようにして重ねて配置することによって空洞部１７を形成することができる。
振り子部材１１は、図２に示すように、前記一対のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向に沿って長尺で略菱形に形成されており、その長手方向が前記一対のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向に向けられるようにして設けられている。
また、この振り子部材１１は、中央部付近が幅広に形成されており、この幅広部分のうち、前記一対のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向の二箇所で、該一対のブレース材１０ａ，１０ｂの双方に、ボルト１４ａ，１４ａによって枢結されている。なお、これらボルト１４ａ，１４ａによって一対のブレース材１０ａ，１０ｂに枢結された位置を振り子部材１１の枢結位置１４，１４とする。
したがって、図３に示すように、一対のブレース材１０ａ，１０ｂが圧縮や引張り力を受けて、軸方向に動くと、振り子部材１１は、その中央部付近のボルト１４ａ，１４ａの位置、つまり枢結位置１４，１４間の略中央部を支点として、左右に回動するようになっている。
なお、図４に示すように、振り子部材１１は、ボルト１４ａ，１４ａによってブレース材１０ａ，１０ｂの側壁に枢結された位置から離間しているため、この振り子部材１１とブレース材１０ａ，１０ｂの側壁との間隔を保持するスペーサー１４ｂが、予めボルト１４ａ，１４ａの軸部に外挿されている。
また、この振り子部材１１は、中央部付近が幅広に形成されており、この幅広部分のうち、前記一対のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向の二箇所で、該一対のブレース材１０ａ，１０ｂの双方に、ボルト１４ａ，１４ａによって枢結されている。なお、これらボルト１４ａ，１４ａによって一対のブレース材１０ａ，１０ｂに枢結された位置を振り子部材１１の枢結位置１４，１４とする。
したがって、図３に示すように、一対のブレース材１０ａ，１０ｂが圧縮や引張り力を受けて、軸方向に動くと、振り子部材１１は、その中央部付近のボルト１４ａ，１４ａの位置、つまり枢結位置１４，１４間の略中央部を支点として、左右に回動するようになっている。
なお、図４に示すように、振り子部材１１は、ボルト１４ａ，１４ａによってブレース材１０ａ，１０ｂの側壁に枢結された位置から離間しているため、この振り子部材１１とブレース材１０ａ，１０ｂの側壁との間隔を保持するスペーサー１４ｂが、予めボルト１４ａ，１４ａの軸部に外挿されている。
また、揺動部材１２は、前記振り子部材１１の長手方向両端部の近傍に位置するとともに、前記一対のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向の二箇所で、該一対のブレース材１０ａ，１０ｂの双方に、ボルト１２ｃ，１２ｃ・ナット１２ｄ，１２ｄによって枢結されている。
さらに、この揺動部材１２は、図２〜図４に示すように、前記一対のブレース材１０ａ，１０ｂに枢結される枢結板部１２ａ，１２ａと、これら枢結板部１２ａ，１２ａ間に一体形成されるとともに、前記一対のブレース材１０，１０のリップ片１５，１６を跨ぐようにして設けられる断面コ字状の跨設板部１２ｂとを有する。
そして、図３に示すように、一対のブレース材１０ａ，１０ｂが圧縮や引張り力を受けて、軸方向に動くと、揺動部材１２，１２は、枢結板部１２ａ，１２ａのボルト１２ｃ，１２ｃ間の略中央部、つまり跨設板部１２ｂの略中央部を支点として、左右に回動するようになっている。
さらに、この揺動部材１２は、図２〜図４に示すように、前記一対のブレース材１０ａ，１０ｂに枢結される枢結板部１２ａ，１２ａと、これら枢結板部１２ａ，１２ａ間に一体形成されるとともに、前記一対のブレース材１０，１０のリップ片１５，１６を跨ぐようにして設けられる断面コ字状の跨設板部１２ｂとを有する。
そして、図３に示すように、一対のブレース材１０ａ，１０ｂが圧縮や引張り力を受けて、軸方向に動くと、揺動部材１２，１２は、枢結板部１２ａ，１２ａのボルト１２ｃ，１２ｃ間の略中央部、つまり跨設板部１２ｂの略中央部を支点として、左右に回動するようになっている。
前記振り子部材１１の長手方向両端部と、前記揺動部材１２，１２とは振動減衰手段１３を介して連結されている。つまり、振り子部材１１の長手方向両端部に振動減衰手段１３が設けられている。
この振動減衰手段１３は、図２〜図５に示すように、粘弾性体１３ａと、プレート１３ｂとを備えており、このプレート１３ｂの粘弾性体１３ａ側面に、粘弾性体１３ａが接着剤や加硫接着によって接着固定されている。この粘弾性体１３ａは、正方形板状に形成されており、その四周の側端面にはそれぞれ被覆ゴム（図示せず）が貼着されている。
また、粘弾性体１３ａは、前記跨設板部１２ｂの略中央部にも接着固定されている。つまり揺動部材１２と振動減衰手段１３とは、一体的に形成されていることになる。
この振動減衰手段１３は、図２〜図５に示すように、粘弾性体１３ａと、プレート１３ｂとを備えており、このプレート１３ｂの粘弾性体１３ａ側面に、粘弾性体１３ａが接着剤や加硫接着によって接着固定されている。この粘弾性体１３ａは、正方形板状に形成されており、その四周の側端面にはそれぞれ被覆ゴム（図示せず）が貼着されている。
また、粘弾性体１３ａは、前記跨設板部１２ｂの略中央部にも接着固定されている。つまり揺動部材１２と振動減衰手段１３とは、一体的に形成されていることになる。
プレート１３ｂは、前記振り子部材１１の長手方向両端部の幅寸法と略等しい幅寸法に設定されている。そして、これら振り子部材１１とプレート１３ｂとは、その表裏面においてこれら振り子部材１１とプレート１３ｂとに跨る連結プレート１１ａとボルト１１ｂとによって連結されている。
また、図２に示すように、前記振り子部材１１がブレース材１０ａ，１０ｂに連結されている位置を枢結位置１４としている。この枢結位置１４と、前記振動減衰手段１３の中心部との間の、前記ブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向における距離Ｌ１よりも、前記枢結位置１４と、前記振動減衰手段１３の中心部との間の、前記ブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向における距離Ｌ２を長く設定されている。
このように、振り子部材１１はてこの原理によって振れが増幅されるが、この振れの増幅は、枢結位置１４と振動減衰手段１３の中心部との間のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向における距離Ｌ１より、枢結位置１４と振動減衰手段１３の中心部との間のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向における距離Ｌ２を長く設定することによって、大きくなる。つまり、増幅効果が大きくなる。
このように、振り子部材１１はてこの原理によって振れが増幅されるが、この振れの増幅は、枢結位置１４と振動減衰手段１３の中心部との間のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向における距離Ｌ１より、枢結位置１４と振動減衰手段１３の中心部との間のブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向における距離Ｌ２を長く設定することによって、大きくなる。つまり、増幅効果が大きくなる。
さらに、このように振り子部材１１の振れの増幅が大きくなった場合に、振り子部材１１の長手方向両端部と、ブレース材１０ａ，１０ｂの側壁とが接触しないようにするため、図２，図３，図５に示すように、前記一対のブレース材１０ａ，１０ｂの先端部の互いに対向する側面１５，１６とは反対の側面１５，１６に、接触防止用スリット１８が形成されている。
また、図４および図５に示すように、以上のような前記振り子部材１１と、揺動部材１２と、振動減衰手段１３とは、前記一対のブレース材１０ａ，１０ｂの先端部を、開口部１５ａ，１６ａが互いに対向するようにして重ねて配置することによって形成された空洞部１７内に設けられている。
また、図１に示すように、前記制振ブレース１０のブレース材１０ｂには、前記振動減衰手段１３と異なる減衰性能を有する他の振動減衰手段２１が設けられている。
すなわち、他の振動減衰手段２１は、対向して設けられた一対のプレート２１ａ，２１ａと、これらプレート２１ａ，２１ａの対向する面にそれぞれ結合された粘弾性体２１ｂと、プレート２１ａ，２１ａどうしを連結する複数の連結ボルト２１ｃ・・・とを備えている。そして、一方のプレート２１ａに、ブレース材１０ｂの基端部（図１では下端部）が結合されており、他方のプレート２１ａに、端部材１０ｃが結合され、この端部材１０ｃが前記ブラケット４ａにピン結合されている。
そして、このような振動減衰手段２１では、地震力によって、制振ブレース１０に圧縮や引張り力が加わったとき、粘弾性体２１ｂにせん断変形を加え、振動エネルギを吸収することによって、制振するようになっている。
前記減衰振動手段１３と他の減衰振動手段２１とは、それぞれ異なる減衰性能を有しており、減衰振動手段１３は、骨組体１に小さい地震力が作用した際に主に機能し、減衰振動手段２１は、大きい地震力が作用した際に主に機能するようになっている。
すなわち、他の振動減衰手段２１は、対向して設けられた一対のプレート２１ａ，２１ａと、これらプレート２１ａ，２１ａの対向する面にそれぞれ結合された粘弾性体２１ｂと、プレート２１ａ，２１ａどうしを連結する複数の連結ボルト２１ｃ・・・とを備えている。そして、一方のプレート２１ａに、ブレース材１０ｂの基端部（図１では下端部）が結合されており、他方のプレート２１ａに、端部材１０ｃが結合され、この端部材１０ｃが前記ブラケット４ａにピン結合されている。
そして、このような振動減衰手段２１では、地震力によって、制振ブレース１０に圧縮や引張り力が加わったとき、粘弾性体２１ｂにせん断変形を加え、振動エネルギを吸収することによって、制振するようになっている。
前記減衰振動手段１３と他の減衰振動手段２１とは、それぞれ異なる減衰性能を有しており、減衰振動手段１３は、骨組体１に小さい地震力が作用した際に主に機能し、減衰振動手段２１は、大きい地震力が作用した際に主に機能するようになっている。
前記振動減衰手段１３および、その他の振動減衰手段２１に備えられている粘弾性体１３ａ，２１ｂは、主鎖にＣ−Ｃ結合を有する基材ゴム１００重量部に対してシリカを１００〜１５０重量部添加し、そのシリカに対してシラン化合物を１０〜３０重量％配合した高減衰ゴムによって形成されている。
以下に、粘弾性材料について説明する。
一般的な粘弾性材料は、振幅の増加に連れて剛性が増加し、抵抗力が大きくなる。振幅が大きくなるにつれて剛性が大きくなる性質を持つ粘弾性体を用いると、建物の加速度応答や各部応力の過大な上昇が生じる。そこで、振幅が増加しても剛性の増加が頭打ちになる性質を備えた粘弾性体を用いることが望ましい。特に、本発明では、建物に作用する振動の振幅に比べて、粘弾性体を大きくせん断変形させるものであるから、歪依存性について上記の性質を備えたものを用いることによる効果は大きい。
一般的な粘弾性材料は、振幅の増加に連れて剛性が増加し、抵抗力が大きくなる。振幅が大きくなるにつれて剛性が大きくなる性質を持つ粘弾性体を用いると、建物の加速度応答や各部応力の過大な上昇が生じる。そこで、振幅が増加しても剛性の増加が頭打ちになる性質を備えた粘弾性体を用いることが望ましい。特に、本発明では、建物に作用する振動の振幅に比べて、粘弾性体を大きくせん断変形させるものであるから、歪依存性について上記の性質を備えたものを用いることによる効果は大きい。
また、交通振動などの環境振動から台風時の風揺れ、大地震に至るまでの幅広い振幅領域で機能する必要があるため、歪依存性が小さい粘弾性体を用いる。すなわち、小歪から大歪まで安定した振動エネルギー吸収能力を発揮するものを用いる。
具体的には、０．０１≦γ≦３．５の領域で、Ｈｅｑ＞０．２０の安定したエネルギー吸収能力が必要とされる。このため大振幅領域において抵抗力が大きくならないように、γ＞１．０の領域において、γの増加とともにＫｅｑ／（Ｓ／Ｄ）が減少することを特徴とする、例えば、０．４５≦｛Ｋｅｑ／（Ｓ／Ｄ）(γ＝3.0)｝／｛Ｋｅｑ／（Ｓ／Ｄ）(γ＝1.0)｝＜０．７５の粘弾性体を用いるとよい。
具体的には、０．０１≦γ≦３．５の領域で、Ｈｅｑ＞０．２０の安定したエネルギー吸収能力が必要とされる。このため大振幅領域において抵抗力が大きくならないように、γ＞１．０の領域において、γの増加とともにＫｅｑ／（Ｓ／Ｄ）が減少することを特徴とする、例えば、０．４５≦｛Ｋｅｑ／（Ｓ／Ｄ）(γ＝3.0)｝／｛Ｋｅｑ／（Ｓ／Ｄ）(γ＝1.0)｝＜０．７５の粘弾性体を用いるとよい。
なお、ここで、γはせん断歪み率であり、図６に示すように、粘弾性体のせん断変形量ｄを粘弾性体の高さｔで除したものである。また、動的粘弾性試験における等価粘性減衰係数（等価減衰定数）（Ｈｅｑ）および等価せん断弾性率（Ｇｅｑ＝Ｋｅｑ／（Ｓ／Ｄ））とは、粘弾性材料のせん断変形を生じさせる正弦波加振を行い、その際の履歴ループ（ヒステリシス曲線）を測定し、その結果に基づいて計算されるものである。図７に基づいて説明すると、Ｈｅｑは下記の式（数１）、Ｋｅｑ／（Ｓ／Ｄ）は下記の式（数２）にて計算される数値である。
Ｈｅｑ＝ΔＷ／２πＷ （数１）、
Ｗ：剪断変形の弾性エネルギ（図７において示される２つの三角形の面積。単位はkgf・cm）、
ΔＷ＝剪断変形により吸収するエネルギの合計（図７において示されるヒステリシス曲線で囲まれた面積。単位はkgf・cm）、
Ｋｅｑ／（Ｓ／Ｄ）＝Ｆ／Ｕ圧／（Ｓ／Ｄ） （数２）、
Ｆ：最大変位を与えるときの荷重（単位はkgf）、
ＵBe：最大変位（単位はcm）、
Ｓ／Ｄ：試験サンプルの形状係数（サンプル剪断面積／サンプル剪断隙間。単位はcm）
Ｈｅｑ＝ΔＷ／２πＷ （数１）、
Ｗ：剪断変形の弾性エネルギ（図７において示される２つの三角形の面積。単位はkgf・cm）、
ΔＷ＝剪断変形により吸収するエネルギの合計（図７において示されるヒステリシス曲線で囲まれた面積。単位はkgf・cm）、
Ｋｅｑ／（Ｓ／Ｄ）＝Ｆ／Ｕ圧／（Ｓ／Ｄ） （数２）、
Ｆ：最大変位を与えるときの荷重（単位はkgf）、
ＵBe：最大変位（単位はcm）、
Ｓ／Ｄ：試験サンプルの形状係数（サンプル剪断面積／サンプル剪断隙間。単位はcm）
また、一般的な粘弾性材料は、振動周波数の増加に伴い、Ｇｅｑ（＝Ｋｅｑ／（Ｓ／Ｄ））〔Ｎ／mm2〕が著しく増加する。例えば、一般的な粘弾性体では、２０℃では、０．１Hzのときと２．０HzのときではＧｅｑの値が２〜３倍に増加する。交通振動の卓越周波数は４Hz〜７Hzに分布し、地振動は０．１Hz〜２０Hz程度に分布するので、これらの周波数に対して剛性や減衰性能の点で比較的安定した性質を備えた粘弾性体を用いることが望ましい。具体的には、より入力周波数分布領域が広範囲に及ぶ地震動に対応する必要がある。制振材が家屋に付与する減衰性能は、概ね制振材の有する剛性（ここでは等価せん断弾性率（Gｅｑ））と減衰定数（ここでは等価粘性減衰定数（等価減衰定数）Ｈｅｑ）との積で表現することができる。周波数依存性の評価は、一定の温度条件の下で、斯かる積の値がある周波数の時を基準として、上述した地振動の０．１Ｈｚ〜２０Hzの範囲で±５０％以内であればよい。
また、一般的に粘弾性体は、低温時に剛性が高くなり、高温時に剛性が低くなる。日本は一年を通じて気温の変化が大きく、−１０℃〜４０℃程度の温度範囲に対して剛性や減衰性能の点で比較的安定した性質を備えた粘弾性体を用いることが望ましい。
例えば、本実施の形態で説明する図１に示すような制振構造の使用環境が−１０℃〜４０℃であれば、２０℃のＧｅｑ（等価せん断弾性率）を基準として、低温側は−１０℃のときの等価せん断弾性率Ｇｅｑ（ｔ＝−１０℃）と、２０℃のときの等価せん断弾性率Ｇｅｑ（ｔ＝２０℃）の比、Ｇｅｑ（ｔ＝−１０℃）／Ｇｅｑ（ｔ＝２０℃）≦２．２とし、高温側は、４０℃のときの等価せん断弾性率Ｇｅｑ（ｔ＝４０℃）と、２０℃のときの等価せん断弾性率Ｇｅｑ（ｔ＝２０℃）の比、Ｇｅｑ（ｔ＝４０℃）／Ｇｅｑ（ｔ＝２０℃）≧０．６とするとよい。
例えば、本実施の形態で説明する図１に示すような制振構造の使用環境が−１０℃〜４０℃であれば、２０℃のＧｅｑ（等価せん断弾性率）を基準として、低温側は−１０℃のときの等価せん断弾性率Ｇｅｑ（ｔ＝−１０℃）と、２０℃のときの等価せん断弾性率Ｇｅｑ（ｔ＝２０℃）の比、Ｇｅｑ（ｔ＝−１０℃）／Ｇｅｑ（ｔ＝２０℃）≦２．２とし、高温側は、４０℃のときの等価せん断弾性率Ｇｅｑ（ｔ＝４０℃）と、２０℃のときの等価せん断弾性率Ｇｅｑ（ｔ＝２０℃）の比、Ｇｅｑ（ｔ＝４０℃）／Ｇｅｑ（ｔ＝２０℃）≧０．６とするとよい。
本実施の形態では、粘弾性体は、上述した歪依存性、周波数依存性、温度依存性を持たせるため、例えば、主鎖にＣ−Ｃ結合を有する基材ゴム１００重量部に対してシリカを１００〜１５０重量部添加し、そのシリカに対してシラン化合物を１０〜３０重量％配合した高減衰ゴムを用いる。その好適な粘弾性体の一例を挙げると、基材ゴム１００重量部に対してシリカ１３５重量部を添加し、さらにそのシリカに対してシラン化合物を１７重量％配合したものを挙げることができる。この粘弾性体によれば、上述した歪依存性、周波数依存性、温度依存性を持たせることができ、上述した制振構造の機能を十分に発揮させることができる。
特に、２０℃での性能がＨｅｑ≧０．２、０．３５≦Ｇｅｑ≦６．０（Ｎ／mm2）の範囲にあって、かつ、Ｇｅｑの温度依存性が−１０℃／２０℃≦２．２、４０℃／２０℃≧０．６（ともに、周波数０．１Hz、せん断歪±１００％）を実現でき、上記のように、制振部材の粘弾性体を大きくせん断変形させるようにした制振構造の機能を十分に発揮させることができる。
特に、２０℃での性能がＨｅｑ≧０．２、０．３５≦Ｇｅｑ≦６．０（Ｎ／mm2）の範囲にあって、かつ、Ｇｅｑの温度依存性が−１０℃／２０℃≦２．２、４０℃／２０℃≧０．６（ともに、周波数０．１Hz、せん断歪±１００％）を実現でき、上記のように、制振部材の粘弾性体を大きくせん断変形させるようにした制振構造の機能を十分に発揮させることができる。
なお、シラン化合物は、下記の一般式で、
〔式中、R1、R2、R3およびR4のうち少なくとも１つはアルコキシ基、またはハロゲン原子を示し、他は同一または異なって水素原子、アルキル基またはアリール基を示す。〕で表されるシラン化合物とを含有するゴム組成物の加硫成形により形成される。また、基材ゴムとしては、主鎖にC−C結合を有する種々のゴムがいずれも使用可能である。具体的には天然ゴム（NR）の他、イソプレンゴム（IR）、ブタジエンゴム（BR）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（SBR）、エチレン−プロピレン共重合ゴム（EPM）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（NBR）、ブチルゴム（IIR）などが挙げられる。これらはそれぞれ単独で使用される他、２種類以上を併用することもできる。
上記の基材ゴムに添加されるシリカとしては、ゴムの補強剤として使用される、親水性あるいは疎水性の種々のシリカが使用可能である。上記シリカの添加量は、基材ゴム１００重量部に対して１０〜１５０重量部に限定される。この理由は前述したとおりである。
前記一般式（１）で表されるシラン化合物において、R1〜R4に相当するアルコキシ基としては、ＣnＨ2n+1Ｏで表される種々の炭素数のものがあげられるが、とくに炭素数が１〜２であるメトキシ、エトキシが好ましいものとしてあげられる。またハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素などがあげられる。
前記一般式（１）で表されるシラン化合物において、R1〜R4に相当するアルコキシ基としては、ＣnＨ2n+1Ｏで表される種々の炭素数のものがあげられるが、とくに炭素数が１〜２であるメトキシ、エトキシが好ましいものとしてあげられる。またハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素などがあげられる。
アルキル基としては、ＣnＨ2n+1で表される種々の炭素数のものがあげられるが、とくにその炭素数は１〜２０程度であるのが好ましい。かかるアルキル基としては、たとえば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、第２級ブチル、第３級ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシルなどがあげられる。
また、アリール基としては、例えば、フェニル、トリル、キシリル、ビフェニル、o−テルフェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリルなどがあげられる。かかるシラン化合物の具体例として、これに限定されないがたとえば、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、トリエトキシフェニルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルジクロロシランなどがあげられる。
また、アリール基としては、例えば、フェニル、トリル、キシリル、ビフェニル、o−テルフェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリルなどがあげられる。かかるシラン化合物の具体例として、これに限定されないがたとえば、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、トリエトキシフェニルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルジクロロシランなどがあげられる。
ゴム組成物には上記以外にもたとえば、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、シリカ以外の補強剤、充填剤、軟化剤、可塑剤、粘着性付与剤その他、各種の添加剤を添加してもよい。上記のうち加硫剤としては、例えば、硫黄、有機含硫黄化合物、有機過酸化物などがあげられ、このうち有機含硫黄化合物としては、例えば、Ｎ，Ｎ´−ジチオビスモルホリンなどがあげられ、有機過酸化物としては、例えばペンゾイルペルオキシド、ジクミルペルオキシドなどがあげられる。
また、加硫促進剤としては、たとえばテトラメチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィドなどのチウラム系加硫促進剤、ジブチルジチオカーバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカーバミン酸亜鉛、ジメチルジチオカーバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカーバミン酸テルルなどのジチオカーバミン酸類、２−メルカプトベンゾチアゾール、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミドなどのチアゾール類、トリメチルチオ尿素、Ｎ，Ｎ´−ジエチルチオ尿素などのチオウレア類などの有機促進剤や、あるいは消石灰、酸化マグネシウム、酸化チタン、リサージ（ＰｂＯ）などの無機促進剤などがあげられる。
加硫促進助剤としては、たとえばステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸などの脂肪酸や、あるいは亜鉛華などの金属酸化物などがあげられる。加硫遅延剤としては、たとえばサリチル酸、無水フタル酸、安息香酸などの芳香族有機酸、Ｎ−ニトロソジフェニルアミン、Ｎ−ニトロソ−２，２，４−トリメチル−１，２−ジハイドキノン、Ｎ−ニトロソフェニル−β−ナフチルアミンなどのニトロソ化合物などがあげられる。
上記加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤および加硫遅延剤は、その合計の配合量が、基材ゴム１００重量部に対して４〜１５重量部程度であるのが好ましい。老化防止剤としては、たとえば２−メルカプトベンゾイミダゾールなどのイミダゾール類、フェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ´−ジ−β−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ´−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミンなどのアミン類、ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、スチレン化フェノールなどのフェノール類などがあげられる。
老化防止剤の配合量は、基材ゴム１００重量部に対して１．５〜５重量部程度が好ましい。シリカ以外の補強剤としては主にカーボンブラックが使用される他、ケイ酸塩系のホワイトカーボン、亜鉛華、表面処理沈降性炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレーなどの無機補強剤や、あるいはクマロンインデン樹脂、フェノール樹脂、ハイスチレン樹脂（スチレン含有量の多いスチレン−ブタジエン共重合体）などの有機補強剤も使用できる。
また、充填剤としては、たとえば炭酸カルシウム、クレー、硫酸バリウム、珪藻土などがあげられる。上記シリカ以外の補強剤および／または充填剤の配合量は、基材ゴム１００重量部に対して５〜５０重量部程度が好ましい。軟化剤としては、たとえば脂肪酸（ステアリン酸、ラウリン酸など）、綿実油、トール油、アスファルト物質、パラフィンワックスなどの、植物油系、鉱物油系、および合成系の各種軟化剤があげられる。
軟化剤の配合量は、基材ゴム１００重量部に対して１０〜１００重量部程度が好ましい。可塑剤としては、たとえばジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、トリクレジルフォスフェートなどの各種可塑剤があげられる。可塑剤の配合量は、基材ゴム１００重量部に対して５〜２０重量部程度が好ましい。
さらに、粘着性付与剤としては、たとえばクマロン・インデン樹脂、芳香族系樹脂、芳香族・脂肪族混合系樹脂、ロジン系樹脂、シクロペンタジエン系樹脂などがあげられる。粘着性付与剤の配合量は、基材ゴム１００重量部に対して５〜５０重量部程度であるのが好ましい。
軟化剤の配合量は、基材ゴム１００重量部に対して１０〜１００重量部程度が好ましい。可塑剤としては、たとえばジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、トリクレジルフォスフェートなどの各種可塑剤があげられる。可塑剤の配合量は、基材ゴム１００重量部に対して５〜２０重量部程度が好ましい。
さらに、粘着性付与剤としては、たとえばクマロン・インデン樹脂、芳香族系樹脂、芳香族・脂肪族混合系樹脂、ロジン系樹脂、シクロペンタジエン系樹脂などがあげられる。粘着性付与剤の配合量は、基材ゴム１００重量部に対して５〜５０重量部程度であるのが好ましい。
上記以外にも、ゴム組成物にはたとえば分散剤、溶剤などを適宜配合してもよい。ゴム組成物は、上記の各成分を、たとえば密閉式混練機などを用いて混練することで製造される。そして粘弾性体は、たとえば上記ゴム組成物をローラヘッド押出機などを用いてシート状に成形し、所定の形状を有するようにこのシートを打ち抜いた後、打ち抜いたシートを、所定の厚みを有するように複数枚、積層した状態で、所定の型内で加熱して加硫成形するなどして製造される。
上記のような粘弾性体１３ａ，２１ｂを備えた制振ブレース１０は、その両端部をそれぞれ骨組体の一つの構成部材に端部固定部材（ブラケット）１９，２０を介して取り付け、かつ、建物に横揺れが生じたときに、端部固定部材１９，２０が、柱２，２と梁３，４の相対変形角を抑制しない取り付け構造になっている。
すなわち、まず、制振ブレース１０は、建物の骨組体１の柱２，２、上梁３、下梁４で囲まれた架構面内に、図１中右側の柱２と上梁３とを接合した隅部と、図１中左側の柱２と下梁４を接合した隅部を結ぶ対角線に沿って斜めに配設されている。
すなわち、まず、制振ブレース１０は、建物の骨組体１の柱２，２、上梁３、下梁４で囲まれた架構面内に、図１中右側の柱２と上梁３とを接合した隅部と、図１中左側の柱２と下梁４を接合した隅部を結ぶ対角線に沿って斜めに配設されている。
柱２と上梁３とを接合した隅部において、端部固定部材１９が上梁３との間に所定の隙間Ｓ１を開けて柱２の上端部側面に固定されている。また、柱２と下梁４とを接合した隅部において、端部固定部材２０が下梁４との間に所定の隙間Ｓ２を空けて柱２の下端部側面に固定されている。
そして、端部固定部材１９に、制振ブレース１０の上端部がピン結合によって取り付けられており、端部固定部材２０に、制振ブレース１０の下端部がピン結合によって取り付けられている。
そして、端部固定部材１９に、制振ブレース１０の上端部がピン結合によって取り付けられており、端部固定部材２０に、制振ブレース１０の下端部がピン結合によって取り付けられている。
このような制振ブレース１０の取付構造では、制振ブレース１０の一方の端部（上端部）は、骨組体１の図１中右側の柱２の上端部に端部固定部材１９を介して取り付けられ、他方の端部（下端部）は骨組体１の図１中左側の柱２の下端部に端部固定部材２０を介して取り付けられている。このため、建物の骨組体１の接合部で、柱と梁を跨ぐようにして固定したガセットプレートなどを介在させて制振ブレース１０を取り付ける場合に比して、骨組体１の接合部の強度は高くならない。
また、制振ブレース１０の両端部を取り付けている端部固定部材１９，２０は、骨組体１の接合部では固定されていない他方の構成部材（上梁３、下梁４）に隙間Ｓ１，Ｓ２を空けて取り付けられている。このため、地震時などの横揺れにより、建物に横揺れが生じたときでも、制振ブレース１０の両端部にある端部固定部材１９，２０が柱２，２と梁３，４の相対変位角を抑制しない取付構造となっている。
また、制振ブレース１０の両端部を取り付けている端部固定部材１９，２０は、骨組体１の接合部では固定されていない他方の構成部材（上梁３、下梁４）に隙間Ｓ１，Ｓ２を空けて取り付けられている。このため、地震時などの横揺れにより、建物に横揺れが生じたときでも、制振ブレース１０の両端部にある端部固定部材１９，２０が柱２，２と梁３，４の相対変位角を抑制しない取付構造となっている。
したがって、地震時の横揺れなどにより、大きな水平力が骨組体１に作用し、骨組体１の上部（上梁３）が下部（下梁４）に対して水平に相対移動した場合に、骨組体１の構成部材の撓みを抑え、より直接的に制振ブレース１０に圧縮または引張方向の力を作用させることができる。すなわち、地震時に骨組体１に作用する力が、骨組体１の構成部材の撓みにより吸収される割合よりも、制振ブレース１０を圧縮したり引っ張ったりすることにより吸収される割合が多くなる。これにより、より効果的に制振ブレース１０を機能させることができる。
なお、前記端部固定部材１９，２０はそれぞれ図１中右側の柱２の上端部、図１中左側の柱２の下端部に固定したが、これに限らず、端部固定部材１９は、図１中右側の柱２の上端部または上梁３に固定し、端部固定部材２０は図１中右側の柱２の上端部または下梁４に固定すればよい。
なお、前記端部固定部材１９，２０はそれぞれ図１中右側の柱２の上端部、図１中左側の柱２の下端部に固定したが、これに限らず、端部固定部材１９は、図１中右側の柱２の上端部または上梁３に固定し、端部固定部材２０は図１中右側の柱２の上端部または下梁４に固定すればよい。
なお、本実施の形態の柱２，２と上梁３と下梁４とは木製であり、これら柱２，２と上梁３と下梁４とで構成される骨組体１は、木造住宅の建物躯体を構成する要素とされている。すなわち、本実施の形態の制振ブレース１０は、木造住宅に導入されている。
また、これに限らるものではなく、本実施の形態の制振ブレース１０を、鉄骨造の住宅にも導入してもよい。
さらに、前記下梁４は、制振ブレース１０を建物の下階に設ける際には、土台や大引きに変更してもよいものとする。
また、これに限らるものではなく、本実施の形態の制振ブレース１０を、鉄骨造の住宅にも導入してもよい。
さらに、前記下梁４は、制振ブレース１０を建物の下階に設ける際には、土台や大引きに変更してもよいものとする。
次に前記制振ブレース１０の作用効果について説明する。
まず、図１および図２に示す状態が地震が発生していない状態であり、制振ブレース１０を構成するブレース材１０ａ，１０ｂ間には所定の隙間Ｓが設けられている。また、制振ブレース１０の粘弾性体１３ａ，２１ｂには変形が生じていない。
まず、図１および図２に示す状態が地震が発生していない状態であり、制振ブレース１０を構成するブレース材１０ａ，１０ｂ間には所定の隙間Ｓが設けられている。また、制振ブレース１０の粘弾性体１３ａ，２１ｂには変形が生じていない。
そして、地震によって建物に振動が発生した場合、柱２，２および梁３，４で囲まれた架構面に変形が生じることによって、一対のブレース材１０ａ，１０ｂに引張りや圧縮力が作用して、該ブレース材１０ａ，１０ｂが軸方向に往復動するとともに、軸方向と直交する方向に接近離間するように振動する。
振動初期では、比較的小さい振幅でかつ周期が短い小さな振動であるので、この振動を振動減衰手段１３で制振する。すなわち、一対のブレース材１０ａ，１０ｂに引張りや圧縮力が作用すると、図３に示すように、振り子部材１１が、ブレース材１０ａ，１０ｂとの枢結位置１４，１４を支点として回動する。
振り子部材１１は一対のブレース材１０ａ，１０ｂにそれぞれ枢結されているので、この枢結位置１４を支点として回動することによって、全体的には、枢結位置１４，１４の中央部を支点として回転するようにして振れる。したがって、振り子部材１１はてこの原理によって振れが増幅されるとともに、互いに反対方向に回転するようにして振れる。
これによって粘弾性体１３ａにはせん断変形が生じ、この粘弾性体１３ａがブレース材１０ａ，１０ｂの振動エネルギを吸収することによって振動を制振する。
また、振り子部材１１の長手方向両端部と揺動部材１２，１２とを連結している振動減衰手段１３，１３の変形を増幅することができるので、建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能（制振機能）を有効に働かせることができる。
振動初期では、比較的小さい振幅でかつ周期が短い小さな振動であるので、この振動を振動減衰手段１３で制振する。すなわち、一対のブレース材１０ａ，１０ｂに引張りや圧縮力が作用すると、図３に示すように、振り子部材１１が、ブレース材１０ａ，１０ｂとの枢結位置１４，１４を支点として回動する。
振り子部材１１は一対のブレース材１０ａ，１０ｂにそれぞれ枢結されているので、この枢結位置１４を支点として回動することによって、全体的には、枢結位置１４，１４の中央部を支点として回転するようにして振れる。したがって、振り子部材１１はてこの原理によって振れが増幅されるとともに、互いに反対方向に回転するようにして振れる。
これによって粘弾性体１３ａにはせん断変形が生じ、この粘弾性体１３ａがブレース材１０ａ，１０ｂの振動エネルギを吸収することによって振動を制振する。
また、振り子部材１１の長手方向両端部と揺動部材１２，１２とを連結している振動減衰手段１３，１３の変形を増幅することができるので、建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能（制振機能）を有効に働かせることができる。
そして、前記振り子部材１１がブレース材１０ａ，１０ｂに連結されている枢結位置１４と、前記振動減衰手段１３の中心部との間の、前記ブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向と直交する方向における距離Ｌ１よりも、前記枢結位置１４と、前記振動減衰手段１３の中心部との間の、前記ブレース材１０ａ，１０ｂの軸方向における距離Ｌ２を長く設定したので、振り子部材１１の振れ増幅効果が大きくなる。
したがって、より効果的に建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
したがって、より効果的に建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
また、前記ブレース材１０ａ，１０ｂに圧縮や引張り力が作用して該ブレース材１０ａ，１０ｂが接近離間するように振動した場合において、振動の幅が大きくなって、ブレース材１０ａ，１０ｂどうしが当接したときは、ブレース材１０ａ，１０ｂどうしのそれ以上の振動が防止される。したがって、それ以降の振幅や周期が比較的大きい振動の制振を他の振動減衰手段２１へとスムーズに移行できる。
振動減衰手段２１で制振する場合、ブレース材１０ａ，１０ｂが軸方向に振動することによって、粘弾性体２１ｂがせん断変形して、ブレース材１０ａ，１０ｂの振動エネルギーを吸収して、振動を制振する。
振動減衰手段２１で制振する場合、ブレース材１０ａ，１０ｂが軸方向に振動することによって、粘弾性体２１ｂがせん断変形して、ブレース材１０ａ，１０ｂの振動エネルギーを吸収して、振動を制振する。
また、本実施の形態では、振動減衰手段１３が、粘弾性体１３ａとこの粘弾性体１３ａに接着固定されるプレート１３ｂとを備えており、さらに粘弾性体１３ａに揺動部材１２の跨設板部１２ｂが接着固定されることによって、これら揺動部材１２と振動減衰手段１３とを一体化することができるので、これを部品化できる。
そして、この部品化された振動減衰手段１３のプレート１３ｂが振り子部材１１に結合されているので、振動減衰手段１３を容易に制振ブレース１０に組み込むことができる。また、振動減衰手段１３の取り替えや、補修も容易に行える。
そして、この部品化された振動減衰手段１３のプレート１３ｂが振り子部材１１に結合されているので、振動減衰手段１３を容易に制振ブレース１０に組み込むことができる。また、振動減衰手段１３の取り替えや、補修も容易に行える。
また、粘弾性体１３ａ，２１ｂは、主鎖にＣ−Ｃ結合を有する基材ゴム１００重量部に対してシリカを１００〜１５０重量部添加し、そのシリカに対してシラン化合物を１０〜３０重量％配合した高減衰ゴムであるので、粘弾性体１３ａ，２１ｂに適切な、歪依存性、周波数依存性、温度依存性を持たせることができるので、振動減衰機能つまり制振機能を十分に発揮させることができる。
本実施の形態によれば、振り子部材１１の長手方向端部と連結された振動減衰手段１３の変形を増幅することができるので、建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
また、揺動部材１２も、振り子部材１１と同様に架構面に生じる変形に伴って揺動するので、架構面の変形に伴う一対のブレース材１０ａ，１０ｂの引張り方向や圧縮方向への変位を阻害することがなく、振り子部材１１と振動減衰手段１３とによる減衰機能を確実に働かせることができる。
さらに、このような制振ブレース１０であれば、地震だけでなく風や交通振動等にも影響を受けやすい木造住宅であっても、同様に建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
また、揺動部材１２も、振り子部材１１と同様に架構面に生じる変形に伴って揺動するので、架構面の変形に伴う一対のブレース材１０ａ，１０ｂの引張り方向や圧縮方向への変位を阻害することがなく、振り子部材１１と振動減衰手段１３とによる減衰機能を確実に働かせることができる。
さらに、このような制振ブレース１０であれば、地震だけでなく風や交通振動等にも影響を受けやすい木造住宅であっても、同様に建物躯体の小さな変形から振動エネルギーを吸収でき、減衰機能を有効に働かせることができる。
１ 骨組体
２ 柱
３ 上梁
４ 下梁
１０ 制振ブレース
１０ａ ブレース材
１０ｂ ブレース材
１１ 振り子部材
１２ 揺動部材
１３ 振動減衰手段
１４ 枢結位置
１５ 側面
１５ａ 開口部
１６ 側面
１６ａ 開口部
１７ 空洞部
１８ 接触防止用スリット
２ 柱
３ 上梁
４ 下梁
１０ 制振ブレース
１０ａ ブレース材
１０ｂ ブレース材
１１ 振り子部材
１２ 揺動部材
１３ 振動減衰手段
１４ 枢結位置
１５ 側面
１５ａ 開口部
１６ 側面
１６ａ 開口部
１７ 空洞部
１８ 接触防止用スリット
Claims (5)
- 柱および梁で囲まれた架構面内に斜めに設けられる制振ブレースにおいて、
所定の間隔をもって互いに平行にかつ先端部が軸方向と直交する方向に重ねて配置される一対のブレース材と、
長手方向がこれら一対のブレース材の軸方向に向けられるようにして設けられるとともに、これら一対のブレース材の軸方向と直交する方向の二箇所で、該一対のブレース材の双方に枢結される振り子部材と、
この振り子部材の長手方向端部の近傍に位置するとともに、前記一対のブレース材の軸方向と直交する方向の二箇所で、該一対のブレース材の双方に枢結される揺動部材とを備えており、
これら振り子部材の長手方向端部と揺動部材とは振動減衰手段を介して連結されており、
前記ブレース材は、一側面に、長手方向に沿う開口部を有する溝形鋼によって構成されており、
この溝形鋼で構成された一対のブレース材の先端部を、開口部が互いに対向するようにして重ねて配置することによって空洞部が形成されており、
この空洞部内に、前記振り子部材と、揺動部材と、振動減衰手段とが設けられていることを特徴とする制振ブレース。 - 請求項１に記載の制振ブレースにおいて、
前記振り子部材の枢結位置と、前記振動減衰手段の中心部との間の、前記ブレース材の軸方向と直交する方向における距離よりも、
前記枢結位置と、前記振動減衰手段の中心部との間の、前記ブレース材の軸方向における距離を長く設定したことを特徴とする制振ブレース。 - 請求項２に記載の制振ブレースにおいて、
前記振り子部材は、この振り子部材の枢結位置付近が端部側より幅広となるように形成されていることを特徴とする制振ブレース。 - 請求項１〜３のいずれか一項に記載の制振ブレースにおいて、
前記一対のブレース材の先端部の互いに対向する側面とは反対の側面には、前記振り子部材が振れた際に、該振り子部材の端部とブレース材との接触を防止するための接触防止用スリットが形成されていることを特徴とする制振ブレース。 - 請求項１〜４のいずれか一項に記載の制振ブレースにおいて、
前記振動減衰手段は粘弾性体を備えていることを特徴とする制振ブレース。
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| JP2010056856A JP5566737B2 (ja) | 2010-03-15 | 2010-03-15 | 制振ブレース |
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| JP2010056856A JP5566737B2 (ja) | 2010-03-15 | 2010-03-15 | 制振ブレース |
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| JP2010056856A Active JP5566737B2 (ja) | 2010-03-15 | 2010-03-15 | 制振ブレース |
Country Status (1)
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-
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