JP5858569B2

JP5858569B2 - 減震器具

Info

Publication number: JP5858569B2
Application number: JP2011206853A
Authority: JP
Inventors: 岡本　興三; 興三岡本; 彰寺村
Original assignee: Tokkyokiki Corp
Current assignee: Tokkyokiki Corp
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2031-09-22
Also published as: JP2013067986A

Description

本発明は減震器具に係り、特に、地震発生時に天井構造物と躯体壁面との衝突によってシステム天井が破壊されることを防止する減震技術に関する。

現在、ＴバーやＣチャンネル等のバー材をグリッド状に組み付けて取付フレームを構成すると共に、これを吊りボルトで天井スラブから吊り下げ、天井パネルや各種の設備機器を上記取付フレームの枠内に落とし込んだ構造のシステム天井が、工場や事業所、体育館等の天井構造として多用されている（特許文献１及び２参照）。

図１２は、このようなシステム天井90の一例を示す概念図であり、天井スラブ91から垂下された複数本の吊りボルト92によって取付フレーム93が吊り下げ固定されると共に、この取付フレーム93の開口部に照明機器や換気口、点検扉等の設備機器94や、天井パネル95が配置されている様子が描かれている。
吊りボルト92の一部には、横揺れを防止するためのブレース材96が取り付けられている。
特開平１１−７１８４９号公報特開２００３−１３８６８９号公報

このようなシステム天井90は、レイアウトの自由度が高い点や、施工が容易で熟練を要しない点、工期が比較的短く済む点、保守・点検が容易である点など、多くのメリットを有する反面、上記のように天井スラブ91から各部材を吊りボルト92を介して吊り下げた構造を備えているため、地震時の横揺れに弱いという問題を抱えている。
特に、取付フレーム93や天井パネル95と建物の壁面97や梁部との境界部分において損傷が生じやすく、これが振動の継続に伴って拡大し、システム天井90全体の破壊に繋がる危険性があった。

システム天井と壁面の境界部分の処理として、従来は図１３に示すように、天井パネルを載置した取付フレーム（Ｃチャンネル等）93と壁面97との間に８〜１５mm程度のクリアランス98を設けておくことにより、振動時に取付フレーム93が壁面97に衝突することを回避することが行われていた。図中の符号99は、このクリアランス98を隠すための仕上げ目地を表している。

しかしながら、地震の規模が予想外に大きく、上記のクリアランス98を越えてシステム天井90側が揺れた場合には、取付フレーム93が壁面97に繰り返し衝突し、天井パネル95の破損や落下、あるいは溶接部分の破断等が生じ、最終的に天井構造の全面崩壊に発展する危険性があった。

この発明は、このような従来の問題を解決するために案出されたものであり、システム天井に優れた耐震性を付与することが可能な減震器具を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載した減震器具は、低反発材よりなる基板部と、この基板部の一辺からほぼ垂直に立ち上げられた、低反発材よりなる第１の受け板部と、上記基板部の反対側の辺から上記第１の受け板部と同一方向に向けてほぼ垂直に立ち上げられた、低反発材よりなる第２の受け板部と、上記基板部における上記第１の受け板部及び第２の受け板部からほぼ等距離の位置に、両受け板部と平行する方向に延設された溝と、上記第１の受け板部と第２の受け板部間に確保された間隙を備え、上記第１の受け板部及び第２の受け板部に対し、上記間隙を拡大する方向に力が加えられると、上記第１の受け板部及び第２の受け板部の各先端辺が外側に開くように変形し、上記第１の受け板部及び第２の受け板部に対し、上記間隙を縮小する方向に力が加えられると、上記溝を境に上記基板部が屈曲するように変形し、上記第１の受け板部及び第２の受け板部に対し、異なる方向に平行移動させる力が加えられると、両者がせん断変形を起こすことを特徴としている。

請求項２に記載した減震器具は、請求項１の減震器具であって、上記第１の受け板部と基板部との間に第１のＳ字状湾曲部が形成されると共に、上記第２の受け板部と基板部との間に第２のＳ字状湾曲部が形成されたことを特徴としている。

請求項１に記載した減震器具は、例えば、第１の受け板部を壁面側に接続すると共に、第２の受け板部をシステム天井の端部に接続することにより、システム天井と壁面との間の隙間に介装される。
そして、地震が発生してシステム天井側が揺れた場合に、第１の受け板部や第２の受け板部、基板部が繰り返し変形し、その低反発減震抵抗を通じて振動を有効に減衰することが可能となる。

請求項２に記載の減震器具の場合、第１の受け板部と基板部との間に第１のＳ字状湾曲部が形成されると共に、第２の受け板部と基板部との間に第２のＳ字状湾曲部が形成されているため、より強い減震力が生じ、振動エネルギーの吸収効果を高めることができる。

図１は、この発明に係るシステム天井10の構造を示すものであり、天井パネル11の端部が載置されたＴバー12と、図示しないビスや接着剤を介して壁面パネル13に固定されたＬバー14との間に、第１の減震器具15が配置された様子が描かれている。
Ｔバー12は、図示しないクリップ等を介して、第１のＣチャンネル16に係合されている。
また第１のＣチャンネル16は、図示しないクリップを介して、直交する第２のＣチャンネル17に係合されている。
第２のＣチャンネル17には、ボックス18を介して吊りボルト19が係合されている。
この吊りボルト19は、図示しない天井躯体から垂下されている。
第２のＣチャンネル17には、図示しないクリップを介して、直交する第３のＣチャンネル20が係合されている。

第１の減震器具15は、図２に示すように、基板部30と、この基板部30の左辺からほぼ垂直に立ち上げられた第１の受け板部31と、右辺からほぼ垂直に立ち上げられた第２の受け板部32とを備えている。
第１の受け板部31の先端には、内側に向けて直角に張り出した短い凸部33が形成されており、その端面には長方形状の第１の金属板34が接着固定されている。
また、第２の受け板部32の先端にも、内側に向けて直角に張り出した短い凸部35が形成されており、その端面には長方形状の第２の金属板36が接着固定されている。

第１の金属板34及び第２の金属板36には、それぞれ２個のネジ孔37が形成されている。また、各凸部33, 35の対応位置にも、このネジ孔37と連通する２個のネジ孔38が形成されている。
第１の受け板部31の凸部33と、第２の受け板部32の凸部35との間には、所定の間隙が確保されている。
基板部30の中心には、Ｖ字溝39が形成されている。
第１の減震器具15は、第１の金属板34及び第２の金属板36を除き、低反発材等の減震部材より構成されている。上記低反発材としては、一般的な低反発ゴム等を用いることもできるが、低反発ゴムに所定の加工を施すことによって耐久性を高めた低反発複合材を用いることが望ましい。

この第１の減震器具15は、まず第１の金属板34のネジ孔37及び第１の受け板部31のネジ孔38にビス40を挿通し、このビス40の先端を壁面パネル13及び躯体壁面41にネジ止めすることにより、壁面側に固定される。
つぎに、第２の金属板36のネジ孔37及び第２の受け板部32のネジ孔38にビス42を挿通し、このビス42の先端をＴバー12の貫通孔に挿入し、ナット43でネジ止めすることにより、システム天井10側に固定される。

図３は、天井パネル11を天井躯体側から観察した様子を示すものであり（ただし、第１のＣチャンネル16、第２のＣチャンネル17、第３のＣチャンネル20、吊りボルト19の記載は省略）、天井パネル11の左辺11aに係合されたＴバー12と、壁面パネル13との間に、複数の第１の減震器具15が所定の間隔をおいて配置固定されると共に、天井パネルの下辺11bに係合されたＴバー12と、壁面パネル13との間にも、複数の第１の減震器具15が所定の間隔をおいて配置固定されている様子が描かれている。
図示は省略したが、実際には天井パネル11の４辺と壁面パネル13との間に、それぞれ複数個の減震器具15が配置されている。

この状態において地震が発生し、システム天井10側が揺れると、天井パネル11の各辺と壁面パネル13との間に介装された第１の減震器具15がそれぞれ変形し、その振動を吸収する。
すなわち、システム天井10側と壁面側との距離が拡大する方向に揺れた際には、図４(a)に示すように、第１の受け板部31及び第２の受け板部32が外側に開くように変位する。また、システム天井10側と壁面側との距離が縮小する方向に揺れた際には、図４(b)に示すように、基板部30が比較的脆弱なＶ字溝39を境に内側に折り曲がり、第１の受け板部31及び第２の受け板部32間の距離が短くなるように変位する。さらに、システム天井10側と壁面側とが横にずれる振動の場合には、図４(c)に示すように、第１の受け板部31と第２の受け板部32とが異なる方向に平行移動するせん断変形を起こす。
以上のように、地震発生時には第１の減震器具15の変形による低反発減震抵抗を通じて振動エネルギーが有効に吸収される結果、システム天井10の破壊を抑制することが可能となる。

減震器具の構成としては、上記した第１の減震器具15のものに限定されるものではなく、様々なバリエーションが考えられる。
図５は、その一例である第２の減震器具45を示すものであり、第１の受け板部46の対向面中央と基板部47の左辺との間が第１の湾曲面48を介して接続されると共に、第２の受け板部49の対向面中央と基板部47の右辺との間が第２の湾曲面50を介して接続されている点に特徴を有している。

この場合、第１の受け板部46及び第２の受け板部49に凸部が形成されることなく、第１の金属板51が第１の受け板部46の対向面に、また第２の金属板52が第２の受け板部49の対向面に直に接着固定されている。
また基板部47には、特にＶ字溝のような切欠部が形成されてはいない。
この第２の減震器具45は、第１の金属板51及び第２の金属板52を除き、低反発材等の減震材より構成されている。

第１の金属板51及び第２の金属板52には、それぞれ複数のネジ孔53が形成されている。また、第１の受け板部46及び第２の受け板部49の対応位置にも、このネジ孔53と連通する複数のネジ孔54が形成されている。

この第２の減震器具45は、図示は省略したが、基本的には上記した第１の減震器具15と同様の手順で、システム天井10と壁面パネル13との間に組み込まれる。
すなわち、第１の金属板51のネジ孔53及び第１の受け板部46のネジ孔54に上記のビス40を挿通し、このビス40の先端を壁面パネル13及び躯体壁面41にネジ止めすることにより、壁面側に固定される。
また、第２の金属板52のネジ孔53及び第２の受け板部49のネジ孔54に上記ビス42を挿通すると共に、このビス42の先端をＴバー12の貫通孔に挿入し、ナット43でネジ止めすることにより、Ｔバー12に固定される。

この第２の減震器具45の場合も、地震によってシステム天井10側と壁面側との距離が拡大する方向に揺れた際には、第１の受け板部46及び第２の受け板部49が外側に開くように変位する（図４(a)参照）。また、システム天井10側と壁面側との距離が縮小する方向に揺れた際には、比較的肉薄の第１の湾曲面48及び第２の湾曲面50が内側に折り曲がり、基板部47が上方に移動する結果、第１の受け板部46及び第２の受け板部49間の距離が短くなる（図４(b)参照）。さらに、壁面側とシステム天井10側とが横にずれる振動の場合には、第１の受け板部46と第２の受け板部49とが異なる方向に平行移動するせん断変形を起こす（図４(c)参照）。

図６は、第３の減震器具56を示すものであり、基板部57と第１の受け板部58との間に第１のＳ字状湾曲部59が設けられると共に、基板部57と第２の受け板部60との間に第２のＳ字状湾曲部61が設けられた点に特徴を有している。

この場合も、第１の受け板部58及び第２の受け板部60に凸部が形成されることなく、第１の金属板62が第１の受け板部58の対向面に、また第２の金属板63が第２の受け板部60の対向面に直に接着固定されている。
また、基板部57の裏面中央には、断面矩形状の切欠溝64が形成されている。
この第３の減震器具56は、第１の金属板62及び第２の金属板63を除き、低反発材等の減震材より構成されている。

第１の金属板62及び第２の金属板63には、それぞれ２個のネジ孔65が形成されている。また、第１の受け板部58及び第２の受け板部60の対応位置にも、このネジ孔65と連通する２個のネジ孔66が形成されている。

この第３の減震器具56も、図示は省略したが、基本的には上記した第１の減震器具15及び第２の減震器具45と同様の手順で、システム天井10と壁面パネル13との間に組み込まれる。
すなわち、第１の金属板62のネジ孔65及び第１の受け板部58のネジ孔66に上記のビス40を挿通し、このビス40の先端を壁面パネル13及び躯体壁面41にネジ止めすることにより、壁面側に固定される。
また、第２の金属板63のネジ孔65及び第２の受け板部60のネジ孔66に上記ビス42を挿通すると共に、このビス42の先端をＴバー12の貫通孔に挿入し、ナット43でネジ止めすることにより、Ｔバー12に固定される。

この第３の減震器具56の場合も、地震によってシステム天井10側と壁面側との距離が拡大する方向に揺れた際には、第１の受け板部58及び第２の受け板部60が外側に開くように変位する（図４(a)参照）。また、システム天井10側と壁面側との距離が縮小する方向に揺れた際には、基板部57が比較的脆弱な切欠溝64を境に内側に折り曲がり、第１の受け板部58及び第２の受け板部60間の距離が短くなるように変位する（図４(b)参照）。さらに、壁面側とシステム天井10側とが横にずれる振動の場合には、第１の受け板部58と第２の受け板部60とが異なる方向に平行移動するせん断変形を起こす（図４(c)参照）。

特に、この第３の減震器具56にあっては、第１の受け板部58と基板部57との間に第１のＳ字状湾曲部59が形成されると共に、第２の受け板部60と基板部57との間に第２のＳ字状湾曲部61が形成されているため、上記第１の減震器具15や第２の減震器具45に比べて強い減震力が生じ、振動エネルギーの吸収効果が高まる利点を備えている。

図７には、第３のＣチャンネル20と壁面パネル13との間に、第４の減震器具70を設けた減震機構が示されている。
この第４の減震器具70は、図８に示すように、両端が閉塞された円筒状の容器71の内周面に、鉛、油系粘土、高減衰複合材料等よりなる塑性材料72を配置させると共に、この塑性材料72中に楕円球状の剛球73を圧入配置させた構造を備えている。
剛球73の後端部には、ロッド74の先端が接続されている。
また、剛球73の先端側と後端側には、それぞれ原点復帰用のコイルバネ75が装着されている。

この第４の減震器具70は、以下のようにしてシステム天井10側と壁面側との間に複数取り付けられる。
まず、容器71の先端面に、断面Ｕ字形の連結金具77の一端77aをビスまたは溶接によって固着すると共に、この連結金具77の他端77bをビス78を介して壁面パネル13及び躯体壁面41に螺合させる。
つぎに、ネジ山が形成されたロッド74の後端を、断面Ｌ字形の連結金具79の一面79aに形成された貫通孔に挿通させ、一対のナット80, 81を用いて内側と外側でネジ止めする。
この連結金具79の他面79bは、第３のＣチャンネル20上に溶接又はビスを介して強固に固着されている。
図示は省略したが、この第４の減震器具70は、第３のＣチャンネル20と直交する第２のＣチャンネル17と壁面パネル13との間にも複数装着される。

ここで地震が発生し、システム天井10が水平方向に揺れると、第４の減震器具70内において剛球73が左右に移動し、その際に塑性材料72による塑性抵抗を受けることにより、振動エネルギーが有効に吸収される。
この際、第１の減衰器具15による振動減衰効果と相俟って、より効果的に振動を低減でき、システム天井10が損傷を受けることを有効に回避可能となる。ただし、第４の減震器具70を単独で用いることも当然に可能である。

第４の減震器具70の構成は上記に限定されるものではなく、様々なバリエーションが想定される。
図９はその一例を示すものであり、塑性材料72が容器71の内周面全域に配置されると共に、原点復帰用のコイルバネ75がロッド74側にのみ装填されている点に特徴を備えている。
また、図１０は他の例を示すものであり、塑性材料72が容器71の先端側にいくほど厚くなり、後端側に向かって薄くなるように配置されると共に、原点復帰用のコイルバネ75がロッド74側にのみ装填されている点に特徴を備えている。
図９の場合には、剛球73が左右両方向に移動するに際して高い抵抗力が生じるのに対し、図１０の場合には、剛球73が左方向に移動する際にのみ、高い抵抗力が生じることになる。

図１１は、第５の減震器具82の構成例を示すものであり、低反発材等の減震素材よりなる円筒体83の両端開口部を、金属製の蓋部材84, 85によって閉塞した構成を備えている。
この円筒体83の内周面中央（円筒体83の内面における上記蓋部材84, 85からほぼ等距離の位置）には、内周面に沿ってＶ字溝86が形成されている。
各蓋部材84, 85の中央には貫通孔が形成されており、各貫通孔には内側からボルト87が挿通されている。

この第５の減震器具82は、第４の減震器具70と同様、連結金具を介してシステム天井10側と壁面側との間に複数装着される。
具体的には、一方の蓋部材84から外部に導出されたボルト87を、断面Ｕ字形の連結金具77の一端77aに形成された貫通孔に挿通させ、その先端にナット88を螺合させる。この連結金具77の他端77bは、ビス78を介して図示しない壁面パネル13及び躯体壁面41に螺合される。
つぎに、他方の蓋部材85から外部に導出されたボルト87を断面Ｌ字形の連結金具79の一面79aに形成された貫通孔に挿通させ、ナット89を用いてネジ止めする。
この連結金具79の他面79bは、図示しない第３のＣチャンネル20上に溶接又はビスを介して強固に固着される。
図示は省略したが、この第５の減震器具82は、第３のＣチャンネル20と直交する第２のＣチャンネル17と壁面パネル13との間にも複数装着される。

ここで地震が発生し、システム天井10が水平方向に揺れると、第５の減震器具82の円筒体83がＶ字溝86の形成箇所（肉薄部）において外側に屈曲し、この円筒体83が伸縮することによる減震抵抗を通じて振動エネルギーが吸収される。

この発明に係る第１の減震器具をシステム天井と壁面との間に取り付けた状態を示す側面図である。第１の減震器具の構成を示す斜視図である。第１の減震器具の装着例を示す平面図である。地震発生時における第１の減震器具の形状変化を示す模式図である。第２の減震器具の構成を示す図である。第３の減震器具の構成を示す図である。第４の減震器具及び第１の減震器具をシステム天井と壁面との間に取り付けた状態を示す側面図である。第４の減震器具の構成を示す図である。第４の減震器具の変形例を示す図である。第４の減震器具の変形例を示す図である。第５の減震器具の構成を示す図である。一般的なシステム天井の構造を示す模式図である。従来におけるシステム天井と壁面との間の処理例を説明する図である。

10 システム天井
11 天井パネル
12 Ｔバー
13 壁面パネル
14 Ｌバー
15 第１の減震器具
16 第１のＣチャンネル
17 第２のＣチャンネル
18 ボックス
19 吊りボルト
20 第３のＣチャンネル
30 基板部
31 第１の受け板部
32 第２の受け板部
34 第１の金属板
36 第２の金属板
37 ネジ孔
38 ネジ孔
39 Ｖ字溝
40 ビス
41 躯体壁面
42 ビス
43 ナット
45 第２の減震器具
46 第１の受け板部
47 基板部
48 第１の湾曲面
49 第２の受け板部
50 第２の湾曲面
51 第１の金属板
52 第２の金属板
53 ネジ孔
54 ネジ孔
56 第３の減震器具
57 基板部
58 第１の受け板部
59 第１のＳ字状湾曲部
60 第２の受け板部
61 第２のＳ字状湾曲部
62 第１の金属板
63 第２の金属板
64 切欠溝
65 ネジ孔
66 ネジ孔
70 第４の減震器具
71 容器
72 塑性材料
73 剛球
74 ロッド
75 コイルバネ
77 連結金具
78 ビス
79 連結金具
80 ナット
82 第５の減震器具
83 円筒体
84 蓋部材
85 蓋部材
86 Ｖ字溝
87 ボルト
88 ナット
89 ナット

Claims

低反発材よりなる基板部と、
この基板部の一辺からほぼ垂直に立ち上げられた、低反発材よりなる第１の受け板部と、
上記基板部の反対側の辺から上記第１の受け板部と同一方向に向けてほぼ垂直に立ち上げられた、低反発材よりなる第２の受け板部と、
上記基板部における上記第１の受け板部及び第２の受け板部からほぼ等距離の位置に、両受け板部と平行する方向に延設された溝と、
上記第１の受け板部と第２の受け板部間に確保された間隙を備え、
上記第１の受け板部及び第２の受け板部に対し、上記間隙を拡大する方向に力が加えられると、上記第１の受け板部及び第２の受け板部の各先端辺が外側に開くように変形し、
上記第１の受け板部及び第２の受け板部に対し、上記間隙を縮小する方向に力が加えられると、上記溝を境に上記基板部が屈曲するように変形し、
上記第１の受け板部及び第２の受け板部に対し、異なる方向に平行移動させる力が加えられると、両者がせん断変形を起こすことを特徴とする減震器具。
上記第１の受け板部と基板部との間に第１のＳ字状湾曲部が形成されると共に、上記第２の受け板部と基板部との間に第２のＳ字状湾曲部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の減震器具。