JP6832019B2

JP6832019B2 - 制振構造

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Publication number: JP6832019B2
Application number: JP2018228053A
Authority: JP
Inventors: 一生新熊
Original assignee: 株式会社アイ・エム・エー
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2038-12-05
Also published as: JP2020090830A

Description

本発明は、住宅において、柱や横架材等の構造材に取り付ける制振金物及び構造材で形成される枠体を用いた制振構造に関するものである。

住宅の制振部材として、柱や土台、梁等の横架材からなる枠体内に配置するものが知られている。
特に近年は、粘弾性ダンパーを用いるものが多くみられるようになっている。

特開２００７−２６２７０７号公報

しかし、粘弾性ダンパーは機構が複雑であるため、粘弾性ダンパーを使用した制振部材は高価になってしまうという問題があった。
また、粘弾性ダンパーは耐震機能がないため、地震等によって柱や横架材に力が作用すると、柱や横架材が変位してしまい、作用する力が小さくても柱や横架材が変位し、枠体が変形してしまうという問題があった。

本発明は、安価で容易に製造することができ、取り付けも簡単で高倍率の耐力壁を構成でき、且つ制振機能を併せもつ制振金物を用いた制振構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本願の第１発明は、住宅の構造材に、制振金物を取り付けて構成する制振構造であって、前記制振金物は、一対の固定材と、前記一対の固定材によって挟持するプレート材と、前記固定材と前記プレート材とによって挟持する摩擦材と、前記固定材と前記摩擦材とによって挟持するすべりプレートと、からなり、前記固定材は、断面略Ｌ字状を呈し、前記一対の固定材は、一平面が同一平面となるように対向するとともに、一対の前記固定材の他平面において、前記プレート材、前記摩擦材および前記すべりプレートを挟持し、前記固定材の他平面のうち、前記一平面に対向する辺には、前記一平面と平行な凸片を突設し、前記プレート材は長孔を有し、前記固定材の他平面に設けたボルト孔と前記プレート材の長孔に挿通するボルトおよび該ボルトに螺合するナットによって前記一対の固定材、前記プレート材、前記すべりプレートおよび前記摩擦材を一体とし、前記プレート材は、筋かい取付部が前記固定材の前記凸片を設けた辺から突出しており、前記構造材は、平行する２本の柱と、前記２本の柱の上部に横架する梁と、前記２本の柱の下部に横架する土台と、からなり、前記制振金物は、いずれかの構造材に固定し、前記制振金物から、前記制振金物を固定した前記構造材に対向する前記構造材にかけて配置する２本の筋かいを有し、前記筋かいは、前記制振金物側の端部を前記筋かい取付部に固定し、前記筋かいの端面は前記凸片に当接することを特徴とする、制振構造を提供する。
本願の第２発明は、第１発明の制振構造において、前記筋かいが木製であることを特徴とする、制振構造を提供する。

本発明は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
（１）制振金物は、固定材によって長孔を設けたプレート材、摩擦材、および、すべりプレートを挟持するだけの構成であるため、容易に製造することができて、かつ、安価である。
（２）固定材に凸片を突設することにより、筋かいをプレート材に固定する際に凸片に当接してプレート材に対する筋かいの位置を容易に決めることができ、固定材となるビス等を打ち込む際にも筋かいがずれることがない。
（３）固定材と摩擦材との間にすべりプレートを配置するため、固定材が摩擦に関わらないので、固定材を安価で、固定に適した材質のものにすることができる。
（４）摩擦材と摩擦させるための金属は比較的高価であるが、すべりプレートを薄くすることにより安価に製造できる。
（５）すべりプレートの材質を変えるだけで、容易に摩擦材との組み合わせを変更することができる。
（６）すべりプレートの形状や大きさを自由に変えることで、容易に摩擦効果を変更できる。
（７）耐震機能と制振機能を併せ持つことで、住宅の損傷を抑制し高寿命化することができる。

本発明の制振構造の説明図本発明の制振金物の分解斜視図本発明の制振金物の側面図本発明の制振構造における、筋かいおよび取付部材の説明図本発明の制振金物の変形の説明図（１）本発明の制振金物の変形の説明図（２）その他実施例に係る本発明の制振構造の説明図（１）その他実施例に係る本発明の制振構造の説明図（２）

以下、図面を参照しながら本発明の制振構造を詳細に説明する。

［実施例１］
（１）制振構造
本発明の制振構造は、住宅の柱や横架材等の構造材からなる枠体に制振機能を付与したものである。
本発明の制振構造は、平行する２本の１ａ、１ｂと、柱１ａ、１ｂの上下に横架する梁２、土台３の各構造材によって構成される枠体に、制振金物４および筋かい５を組み合わせたものである（図１）。土台３上には床合板６を配置してもよい。
制振金物４は、柱１ａの高さ方向の略中央に取り付ける。

（２）制振金物
制振金物４は、柱１ａと接合する一対の固定材４１、一対の固定材４１によって挟持するプレート材４２、固定材４１とプレート材４２との間に配置する摩擦材４３、および、固定材４１と摩擦材４３との間に配置するすべりプレート４４、からなる。（図２）

（２−１）固定材
固定材４１は断面略Ｌ字状の鋼材からなる部材である。
固定材４１は、Ｌ字の一辺を成す一平面にビス孔４１１を複数個設け、一平面の外側を柱１ａに当接して、ビス等によって固定する（図３）。
そして、一対の固定材４１のそれぞれの他平面の外側において、プレート材４２、摩擦材４３、およびすべりプレート４４を挟持する。
固定材４１の他平面にはボルト孔４１２を複数個設ける。また、他平面のうち、一平面に対向する辺には、一平面と平行な凸片４１３を突設する。

（２−２）プレート材
プレート材４２は鋼板からなる。
プレート材４２は、挟持部４２１と筋かい取付部４２２と、からなる。
プレート材４２は、挟持部４２１を固定材４１で挟持した際に筋かい取付部４２２が固定材４１から突出する。
挟持部４２１には、固定材４１のボルト孔４１２に対応して長孔４２３を設ける。長孔４２３は、制振金物４を取り付けたときに構造材である柱１ａと平行になるように縦方向に長い形状とする。
筋かい取付部４２２には、筋かいビス孔４２４を複数個設ける。

（２−３）摩擦材
摩擦材４３はフェノール樹脂からなる。
摩擦材４３は、すべりプレート４４との摩擦抵抗により制振を行う。
摩擦材４３はプレート材４２とすべりプレート４４との間に配置するが、プレート材４２側の摩擦抵抗がすべりプレート４４の摩擦抵抗より大きいため、摩擦材４３はプレート材４２とすべりプレート４４の間に挟み込むだけで、プレート材４２の変位に追従する。
このため、摩擦材４３は接着する必要がなく、本発明の制振金物４は容易に製造することができる。
摩擦材４３は、接着する必要がないため、形状や大きさを自由に変えることができる。
また、接着剤を使用しないことで、接着層の硬化による応力集中や剥がれなどによる強度不安がない。
ただし、摩擦材４３とプレート材４２は接着してもよい。

（２−４）すべりプレート
すべりプレート４４はステンレスや亜鉛メッキ鋼板、ニッケルメッキ鋼板、アルミニウム等の、摩擦係数の低い材質からなる。
固定材４１と摩擦材４３との間にすべりプレート４４を配置することにより、摩擦材４３は、プレート材４２とすべりプレート４４により挟持されることとなり、固定材４１は摩擦に関わらないので、安価で固定に適した材質にものにすることができる。また、すべりプレート４４は固定材４１より小さく薄くすることにより、安価に製造できる。
すべりプレート４４には、固定材４１のボルト孔４１２に対応するボルト孔４４１を設ける。

（２−５）ボルトとナットによる挟持
固定材４１とプレート材４２との間に摩擦材４３を配置するとともに、固定材４１と摩擦材４３との間にすべりプレート４４を配置し、固定材４１のボルト孔４１２とプレート材４２の長孔４２３、すべりプレート４４のボルト孔４４１を重ね合わせた状態で、一組の固定材４１およびプレート材４２を貫通するように、ボルト４５１を挿通してナット４５２を螺合して固定材４１、プレート材４２、摩擦材４３、および、すべりプレート４４を一体とする。
ナット４５２の締めつけにより、プレート材４２、摩擦材４３、および、すべりプレート４４には、両側の固定材４１による挟持力が作用する。制振金物４は、固定材４１によってプレート材４２、摩擦材４３、および、すべりプレート４４を挟持するだけの構成であるため、容易に製造することができて、かつ、安価である。
プレート材４２の長孔４２３は縦方向に長い形状であり、ボルト４５１は長孔４２３に沿って本数を任意に選択できるため、必要な挟持力に合わせてボルト４５１の本数を選択することができる。

（３）筋かい
本発明の制振金物４は、固定材４１を柱１ａに取り付ける。そして、柱１ａから、柱１ｂと梁２の接合部および柱１ｂと土台３上の床合板６との接合部にそれぞれ傾斜して配置する筋かい５をプレート材４２に連結する。
筋かい５は断面角状の木材からなる。（図３）。
筋かい５は、プレート材４２の筋かい取付部４２２の一方の面に側面を当接し、筋かい取付部４２２の他方の面から筋かいビス孔３２４にビス等を打ち込んで固定する。このとき、筋かい５の端面を固定材４１の凸片４１３に当接することにより、プレート材４２に対する筋かい５の位置を容易に決めることができ、ビス等を打ち込む際にも筋かい５がずれることがない。
筋かい５は、くの字状を呈するように上下に配置する（図１）。
筋かい５には、市販の木材を利用することができるため、非常に安価に制振構造を構築することができる。

（４）取付部材
筋かい５の一方の端部は制振金物４のプレート４２に固定し、他方の端部は取付部材７を介して枠体に取り付ける。
取付部材７は、平面状の横架材取付部７１と、横架材取付部７１と直交する平面状の柱取付部７２と、横架材取付部７１と柱取付部７２と直交する平面状の連結面７３と、からなる（図４）。
取付部材７は、横架材取付部７１を梁２または床合板６に当接し、柱取付部７２を柱２に当接して、ビス等により固定する。
そして、筋かい５は、取付部材７の連結面７３に側面を当接し、ビス等により固定する。

（５）耐震機能
地震により住宅に力（例えば震度１〜４程度）が作用すると、柱１ａ、１ｂに傾きが生じる方向に力が働く。
本発明の制振構造は、取付部材７を介して筋かい５を取り付け、そして、取付部材７に取り付けた筋かい５の逆側の端部は制振金物４のプレート材４２に取り付ける（図５（ａ）、図６（ａ））。
プレート材４２は柱１ａに取り付けた固定材４１により挟持されており、ボルト４５１とナット４５２により締め付けられている。さらに、固定材４１とプレート材４２の間には摩擦材４３とすべりプレート４４を配置している。
このため、柱１ａ、１ｂは、取付部材７の剛性、ボルト４５１とナット４５２の締め付けによるプレート材４２の挟持力、および、摩擦材１３とすべりプレート４２間の摩擦力により、筋かい５と柱１ａの相対変位を抑止し、柱１ａが傾く方向の力に抵抗し、耐震機能を発揮する。
ボルト４５１とナット４５２締め付け時のトルクを調整することにより、耐震機能も調整することができる。

筋かい５は、端面を固定材４１の凸片４１３に当接した状態で固定される（図３）。
柱１ａ、１ｂに傾きが生じると、柱１ａ、１ｂと筋かい５とが変位するが、このとき、筋かい５に柱１ａ方向の力（圧縮力）が作用すると、筋かい５は当接した凸片４１３により変位が抑制される。これにより、筋かい５に作用した力が面積を有する凸片４１３に分散され、筋かい５をプレート材４２に固定するビス等の抜けや、筋かい５に固定材４１が貫入してしまうのを防止できる。

（６）制振機能
上記の耐震機能以上の力（例えば震度５以上の大地震）が作用し、柱１ａ、１ｂに傾きが生じると、柱１ａ、１ｂと筋かい５とが変位する。
筋かい５は取付部材７を介して柱１ｂ、梁２、床合板５に取り付ける。取付部材７の横架材取付部７１と柱取付部７２は平面状であるため、筋かい５と柱１ｂや梁２、床合板５の間に作用する力は平面に分散される。これにより、筋かい５が柱１ｂや梁２、床合板５に食い込んで枠体が変形することを抑制でき、高い壁倍率を確保することができる。
筋かい５が変位すると、固定材４１とプレート材４２とが、プレート材４２の長孔４２３方向に沿って相対的に変位する（図５（ｂ）、図６（ｂ））。
筋かい５はプレート材４２に固定されているため、筋かい５とプレート材４２は柱１ａ及び固定材４１に対して平行に変位する。このとき、プレート材４２とすべりプレート４４の間に位置する摩擦材４３は、摩擦抵抗の大きなプレート材４２に追従し、すべりプレート４４とプレート材４２に追従する摩擦材４３間の摩擦により、地震のエネルギーを熱エネルギーに変換し、制振を行う。
すべりプレート４４の材質を変えるだけで、容易に摩擦材４３との組み合わせを変更することで、摩擦による制振効果を変更することができる。
また、すべりプレート４４の形状や大きさを自由に変えることで、容易に摩擦による制振効果を変更することができる。
筋かい５は、くの字状を呈するように配置することにより（図１）、上下の筋かい５にはそれぞれ圧縮力と引張力が交互に作用する。これにより、筋かい５の座屈が起こりにくく、効率の良い制振構造とすることができる。

（７）耐震機能と制振機能の組み合わせ
上記のとおり、本発明の制振構造は、ボルト４５１とナット４５２の締め付けによるプレート材４２の挟持力、および、摩擦材１３とすべりプレート４２間の摩擦力を越えない範囲の地震では耐震機能が働いて住宅の構造体の変位を抑制する。例えば震度１〜４程度の地震では住宅の構造体が変位することがないため、余震が繰り返されるような場合であっても、住宅や制振構造が損傷することがない。
また、ボルト４５１とナット４５２の締め付けによるプレート材４２の挟持力、および、摩擦材１３とすべりプレート４２間の摩擦力を越えるような、例えば震度５以上の地震では、制振機能が働いて地震の揺れを低減し、住宅の倒壊を防止する。
このように、本発明の制振構造は、耐震機能と制振機能を併せ持つことで、住宅損傷を抑制し高寿命化することができる。

［その他実施例］
上記実施例においては、制振金物４を柱１ａに取り付けて、筋かい５がくの字状を呈するように配置したが、柱１ｂにも制振金物４を取り付けて、筋かいがＸ字状を呈するように配置してもよい（図７）。
制振金物４および筋かい５をもう１セット配置することにより、より高い壁倍率を確保することができる。
また、制振金物４を梁２と床合板６（土台３）に取り付けて、筋かい５をダイヤ状にそれぞれの柱１ａ、１ｂの中央に傾斜して配置してもよい（図８）。

１柱
２梁
３土台
４制振金物
４１固定材
４１１ビス孔
４１２ボルト孔
４１３凸片
４２プレート材
４２１挟持部
４２２筋かい取付部
４２３長孔
４２４筋かいビス孔
４３摩擦材
４４すべりプレート
４４１ボルト孔
４５１ボルト
４５２ナット
５筋かい
６床合板
７取付部材
７１横架材取付部
７２柱取付部
７３連結面

Claims

住宅の構造材に、制振金物を取り付けて構成する制振構造であって、
前記制振金物は、
一対の固定材と、
前記一対の固定材によって挟持するプレート材と、
前記固定材と前記プレート材とによって挟持する摩擦材と、
前記固定材と前記摩擦材とによって挟持するすべりプレートと、からなり、
前記固定材は、断面略Ｌ字状を呈し、
前記一対の固定材は、一平面が同一平面となるように対向するとともに、一対の前記固定材の他平面において、前記プレート材、前記摩擦材および前記すべりプレートを挟持し、
前記固定材の他平面のうち、前記一平面に対向する辺には、前記一平面と平行な凸片を突設し、
前記プレート材は長孔を有し、
前記固定材の他平面に設けたボルト孔と前記プレート材の長孔に挿通するボルトおよび該ボルトに螺合するナットによって前記一対の固定材、前記プレート材、前記すべりプレートおよび前記摩擦材を一体とし、
前記プレート材は、筋かい取付部が前記固定材の前記凸片を設けた辺から突出しており、
前記構造材は、平行する２本の柱と、前記２本の柱の上部に横架する梁と、前記２本の柱の下部に横架する土台と、からなり、
前記制振金物は、いずれかの前記構造材に固定し、
前記制振金物から、前記制振金物を固定した前記構造材に対向する前記構造材にかけて配置する２本の筋かいを有し、
前記筋かいは、前記制振金物側の端部を前記筋かい取付部に固定し、前記筋かいの端面は前記凸片に当接することを特徴とする、
制振構造。
請求項１に記載の制振構造において、
前記筋かいが木製であることを特徴とする、制振構造。