JP7086383B2 - 制震金具 - Google Patents

Description

本発明は制震金具に係り、特に地震時等における建物の震動を低減するための制震金具に関する。

建物の制震金具は通常一対の取付板を有し、その一対の取付板はバネを介して連結されている。即ち、バネの一端が一対の取付板のうち一方の取付板に連結され、他端が他方の取付板に連結されて一体に構成されている。また、一対の取付板の間には粘弾性体シート（＝摩擦板）が挟み込まれている。
この制震金具は、一方の取付板を柱に取り付け、他方の取付板を土台や梁などの横架材に取り付けて使用する。
地震等により建物が揺れたときには、バネと粘弾性体シートによる減衰力と復元力が利用されて、揺れが早期に収まると共に建物の変形が抑えられること、即ち制震効果が期待されている。

特開２００５－２００８８２号公報

ところで、建物が揺れたときに、柱に取り付けた側の取付板が横架材に取り付けた側の取付板に対して回動的ずれを積極的に許容するために、一方の取付板には長孔が形成され、他方の取付板にはピンが突設されており、長孔内のピンの相対的な移動が可能な構成になっている。
しかしながら、揺れが大きくなると、ピンが孔縁に強引に当たってしまい、ピンが折れたり、長孔から抜け出たりすることが懸念される。一方で長孔を必要以上に大きくすると、通常時の建物の剛性に影響が出る。
本発明は上記従来の問題点に着目してなされたものであり、大きな揺れに対しても、安定的に十分な制震効果を発揮することができる制震金具を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、一辺に連結部を有し前記連結部が直交するように重ね合わされた一対の取付板と、前記一対の取付板に渡設されたバネと、前記一対の取付板の夫々対向する板面間に挟み込まれた粘弾性体シートを具備し、横架材と柱の間の角部で、一方の取付板の連結部を横架材に連結させ、他方の取付板の連結部を柱に連結させて設置する制震金具において、一方の取付板の対向する板面からピンが突設され、他方の取付板の対向する板面に形成された円弧状の案内用長孔に前記ピンが移動可能に係合されており、前記長孔の円弧形状は、中間で円弧半径が変わっており、正面視において、横架材を下側とする角部に設置する場合には、上側が設置側の角部を中心とする円弧半径に合わせて形成され、下側が反対側の角部を中心とする円弧半径に合わせて形成され、横架材を上側とする角部に設置する場合には、下側が設置側の角部を中心とする円弧半径に合わせて形成され、上側が反対側の角部を中心とする円弧半径に合わせて形成されていることを特徴とする制震金具である。

請求項２の発明は、請求項１に記載した制震金具において、ピン及び長孔を一組とし、三組が間隔をあけて設けられていることを特徴とする制震金具である。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載した制震金具において、ピンはボルトで構成されていることを特徴とする制震金具である。

請求項４の発明は、請求項３に記載した制震金具において、さらに、一方の取付板の外側に重ねられた補強板と、前記一方の取付板と前記補強板の夫々対向する板面間に挟み込まれた粘弾性体シートを具備し、前記一方の取付板には長孔が形成されており、前記長孔をボルト挿通孔として、前記補強板と他方の取付板とをボルトナット締結により連結して一体化していることを特徴とする制震金具である。

本発明の制震金具によれば、安定的に十分な制震効果を発揮させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る制震金具を柱と梁に取り付けた状態の斜視図である。 図１の制震金具の分解斜視図である。 図１の正面図である。 図３の補強板を透明化した状態を示す。 図４に基づいて、柱が正面から見て左側に倒れる場合の挙動を示す。 図４に基づいて、柱が正面から見て右側に倒れる場合の挙動を示す。

本発明の実施の形態に係る制震金具１を図面に従って説明する。
図１に示すように、この制震金具１は柱Ｃと梁Ｂに連結されて固定されている。
図２に示すように、制震金具１は鋼材によって構成された一対の取付板３、３３を有している。一対の取付板３、３３のうち、一方を第１取付板３、他方を第２取付板３３と称して説明する。

第１取付板３は平板状の主部５を有しており、板面を垂直に立てた状態で見ると、ほぼ正方形をなす上辺縁７、左辺縁９、右辺縁１１、下辺部１３で囲まれた４つの角部のうち３つの角部が切り欠かれた形状になっている。板面を垂直に立てた状態で見ると、上辺縁７と左辺縁９との間の角部は大きく正三角形状に斜めに切り欠かれて、一直線状の切欠き縁１５になっている。上辺縁７と右辺縁１１との間の角部は小さく正三角形状に斜めに切り欠かれて、一直線状の切欠き縁１７になっている。右辺縁１１と下辺部１３との間の角部は、下辺部１３の右端から上方に向かって右辺縁１１と平行に切り込まれた後右辺縁１１に向かって斜めに切り欠かれて、切欠き縁１９になっている。この切欠き縁１９の斜め部分は切欠き縁１５と平行になって延びている。

切欠き縁１５の近傍には長方形穴２１が形成されている。この長方形穴２１の中心は切欠き縁１５の中心から下ろした垂線上にあり、一対の長辺が切欠き縁１５に平行に延びている。
左辺縁９と下辺部１３との間に残された唯一の角部と、残りの２つの切欠き縁１７、１９の近傍には、それぞれボルト挿通孔２３、２５、２７が形成されている。この挿通孔２３、２５、２７は、互いに正三角形近似の三角形の頂点位置を占めるように配置されている。

符号２９は連結部としての長方形状の連結片を示し、この連結片２９は下辺部１３に連設されている。連結片２９は主部５と同じ１枚の平板で構成されており、主部５に対して直角に折り曲げられて、正面側に張り出している。この連結片２９の張り出した側の両角部は正三角形状に小さく切り欠かれている。
連結片２９には、円形の取付穴３１、３１、……が所定の間隔をあけて合計で１２個形成されている。

第２取付板３３の主部３５は、第１取付板３の主部５とほぼ同じ形状になっているが、切欠き縁１５の中心から下ろした垂線を中心線として左右を逆転させた形状になっており、下辺縁３７があり、右辺部３９には連結片４１が連設され、そこには取付穴４３、４３、……が形成されている。
この第２取付板３３の主部３５には、第１取付板３の長方形穴２１に対向して、その長方形穴２１に入り込む大きさで一方の板バネ取付台４５が取り付けられている。なお、第１取付板３にも同様に他方の板バネ取付台（図示省略）が取り付けられている。

更に、第２取付板３３の主部３５には、第１取付板３側のボルト挿通孔２３、２５、２７に対応して、案内用の長孔４７、４９、５１がそれぞれ形成されている。この長孔４７、４９、５１は全体として円弧状になっているが、中間で円弧半径が変わっている。その形状や配置関係については後述する。

第２取付板３３の主部３５は第１取付板３の主部５と重ね合わされる面側が対向面となっており、反対が外面となっている。この外面に補強板５３が重ね合わされるようになっている。この補強板５３も鋼材によって構成されており、第１取付板３の主部５に似た平板状をしている。補強板５３には、制震金具１を組み立てた後に、第１取付板３側のボルト挿通孔２３、２５、２７に対応する位置にくるように、ボルト挿通孔５５、５７、５９が形成されている。孔寸法は共通している。

符号６１は四角形の粘弾性体シートを示す。粘弾性体シート６１は２枚使用されており、一方の粘弾性体シート６１は第１取付板３の主部５と第２取付板３３の主部３５の対向面どうしの間に挟み込まれる。
粘弾性体シート６１は第１取付板３の長方形穴２１、ボルト挿通孔２３、２５、２７や、第２取付板３３の板バネ取付台４５、長孔４７、４９、５１に重ならないように中心に寄って配置させて、その両面とも第１取付板３の主部５の対向面と第２取付板３３の主部３５の対向面に全面的に接触させた状態にする。

他方の粘弾性体シート６１は第２取付板３３の主部３５の外面と補強板５３の板面との間に挟み込まれる。
この場合も、粘弾性体シート６１が第２取付板３３の板バネ取付台４５、長孔４７、４９、５１や、補強板５３のボルト挿通孔５５、５７、５９に重ならないように中心に寄って配置させて、その両面とも第２取付板３３の主部３５の外面と補強板５３の板面に全面的に接触させた状態にする。
粘弾性体シート６１の素材としては、特に限定されていないが、例えばブチルゴムを基材とし、それに複数の樹脂を混入したものなどを利用できる。

第１取付板３の主部５の中心部分に粘弾性体シート６１を被せ、第１取付板３の連結片２９と第２取付板３３の連結片４１どうしが直交するように第１取付板３の主部５の対向面に第２取付板３３の主部３５の対向面を重ね合わせ、続いて、第２取付板３３の主部３５の外面の中心部分に粘弾性体シート６１を被せ、さらに、補強板５３を重ね合わせる。

そのとき、第１取付板３のボルト挿通孔２３に、第２取付板３３の長孔４７を挟んで、補強板５３のボルト挿通孔５５を連通させ、第１取付板３のボルト挿通孔２５に、第２取付板３３の長孔４９を挟んで、補強板５３のボルト挿通孔５７を連通させ、第１取付板３のボルト挿通孔２７に、第２取付板３３の長孔５１を挟んで、補強板５３のボルト挿通孔５９を連通させる。
このように配置すると、第２取付板３３の板バネ取付台４５は、第１取付板３の長方形穴２１を通って、第１取付板３の主部５の外面側へ突出しており、第１取付板３の主部５の外面側に取り付けられた板バネ取付台（図示省略）と対向する。板バネとして角棒状の板バネ６３、６３、６３が使用されており、各板バネ６３の一端をその突出してきた板バネ取付台４５に挿入して固定し、他端を第１取付板３の主部５の外面に取り付けられた板バネ取付台（図示省略）に挿入して固定することで、第１取付板３と第２取付板３３との間で渡設させる。

また、３本のボルト６５、６５、６５が補強板５３の外面側から差し込まれる。１本目のボルト６５の雄ねじ軸６７は、ボルト挿通孔５５、カラー６８、皿ばね７０、ボルト挿通孔２３を挿通してナット６９により螺着締結される。２本目のボルト６５の雄ねじ軸６７は、ボルト挿通孔５７、カラー６８、皿ばね７０、ボルト挿通孔２５を挿通してナット６９により螺着締結される。３本目のボルト６５の雄ねじ軸６７は、ボルト挿通孔５９、カラー６８、皿ばね７０、ボルト挿通孔２７を挿通してナット６９により螺着締結される。
これにより、組立が完了して一体化すると、第１取付板３の主部５と第２取付板３３の主部３５と補強板５３が積層し、２枚の粘弾性体シート６１、６１がそれらの間で弾性圧縮して粘着した状態で介装される。皿ばね７０の介装により、第１取付板３の主部５と第２取付板３３の主部３５が弾圧されており、揺れが発生したときに、第１取付板３に対して第２取付板３３が回動方向にずれ易くなっている。
このとき、一つ目のカラー６８は長孔４７内に移動可能に係合され、二つ目のカラー６８は長孔４９内に移動可能に係合され、三つ目のカラー６８は長孔５１内に移動可能に係合されている。

この状態で、図１に示すように、柱Ｃに対しては、連結片４１を柱Ｃに重ねてピン７１を取付穴４３から柱Ｃ内に打ち込んで連結し、梁Ｂに対しては、連結片２９を梁Ｂに重ねて同様にピン７１を取付穴３１から梁Ｂ内に打ち込んで連結し、連結側とは剛接合状態となる。
図３に示すように、第１取付板３の主部５の右辺縁１１は、第２取付板３３の主部３５の右辺部３９に対してほぼ平行に並んでいるが左方にずれて、隙間Ｓ（Ｒ）が生まれている。第２取付板３３の主部３５の下辺縁３７は、第１取付板３の主部５の下辺部１３に対してほぼ平行に並んでいるが上方にずれて、隙間Ｓ（Ｕ）が生まれている。なお、補強板５３の右辺縁は、第１取付板３の主部５の右辺縁１１とほぼ一致しており、下辺縁も、第２取付板３３の主部３５の下辺縁３７とほぼ一致している。

そして、第１取付板３と第２取付板３３とは、上記のボルトナット締結により、第１取付板３の主部５から突設した雄ねじ軸６７、６７、６７が、第２取付板３３の長孔４７、４９、５１内を貫通することで連結されており、図４に示すように、雄ねじ軸６７、６７、６７に外嵌されたカラー６８、６８、６８が、第２取付板３３の長孔４７、４９、５１内を摺動できることから、その範囲で第１取付板３と第２取付板３３は重なり合いからずれることが可能となっている。なお、雄ねじ軸６７、６７、６７は、主部５の端寄りで正三角形近似の大きな三角形の頂点位置上から突出するので、上記のような移動は許容されつつ、通常時の必要な連結強度は維持される。

長孔４７は、全体として円弧形状になっているが、中間で円弧半径が異なっており、上側孔４７Ｕは柱Ｃと梁Ｂの左側の角部Ｐを中心とする円弧上にあり、下側孔４７Ｌが柱Ｃと梁Ｂの右側の角部Ｑを中心とする円弧上にある。円弧半径の差は柱Ｃが太くなるほど大きくなる。
同様の考えの下で、長孔４９では下側孔４９Ｌ、上側孔４９Ｕが形成され、長孔５１では下側孔５１Ｌ、上側孔５１Ｕが形成されている。
なお、長孔４７、４９、５１の形状は、図示状態からもわかるように、完全な円弧状を為しているわけではないが、本発明では、このような形状も許容されている。

震動により柱Ｃに対して左右両側に傾く方向の揺れの力が加わるが、図５に示すように、左側に傾かせようとする力が加わった場合には、隙間Ｓ（Ｕ）分だけ制震金具１側も第１取付板３の主部５に対する第２取付板３３の主部３５の反時計回りの回動方向へのずれが構造的に許容されているので、柱Ｃは右側の角部Ｑが浮き上がって、左側の角部Ｐを支点として傾こうとする。
そのとき、雄ねじ軸６７、６７、６７にカラー６８、６８、６８がそれぞれ外嵌されており、カラー６８、６８、６８がそれぞれ第２取付板３３の長孔４７、４９、５１内を相対的に時計回りに、すなわち上側に向かって円弧軌道上を移動することになるが、この円弧軌道を開けるように、上側孔４７Ｕ、４９Ｕ、５１Ｕが形成されているので、移動は邪魔されない。

従って、雄ねじ軸６７、６７、６７が長孔４７、４９、５１の孔縁に強く衝突して折れたり、ナット６９、６９、６９から外れて長孔４７、４９、５１から抜け落ちたりすることが阻止される。

図６に示すように、右側に傾かせようとする力が加わった場合には、隙間Ｓ（Ｒ）分だけ制震金具１側も第２取付板３３の主部３５に対する第１取付板３の主部５の回動が構造的に許容されているので、柱Ｃは左側の角部Ｐが浮き上がって、右側の角部Ｑを支点として傾こうとする。
そのとき、カラー６８、６８、６８がそれぞれ第２取付板３３の長孔４７、４９、５１内を相対的に反時計回りに、すなわち下側に向かって円弧軌道上を移動することになるが、この円弧軌道を開けるように、下側孔４７Ｌ、４９Ｌ、５１Ｌが形成されているので、移動は邪魔されない。

このように、左側への揺れと右側への揺れの際の支点位置の違いを考慮して長孔４７、４９、５１が設計されているので、雄ねじ軸６７、６７、６７が長孔４７、４９、５１の孔縁に強く衝突して折れたり、ナット６９、６９、６９から外れて長孔４７、４９、５１から抜け落ちたりすることが阻止される。

本発明の制震金具１では、地震による揺れが生じたときには、板バネ６３、６３、６３と、粘弾性体シート６１、６１から弾性復元力や減衰力を作用させて制震効果を発揮させており、第１取付板３と第２取付板３３とが相対的にずれることが前提となっているが、上記のように、第１取付板３と第２取付板３３の連結構造を工夫して常に安定した連結状態を維持できるようになっているので、長期間にわたって安定的に十分な制震効果を発揮させることができる。

以上、本発明の実施例について詳述してきたが、具体的構成は、この実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、上記実施の形態では、制震金具１を柱Ｃと梁Ｂとに取り付けたが、柱Ｃと土台とに取り付けるようにしてもよい。

１…制震金具 ３…第１取付板 ５…主部 ７…上辺縁
９…左辺縁 １１…右辺縁 １３…下辺部 １５、１７、１９…切欠き縁
２１…長方形穴 ２３、２５、２７…ボルト挿通孔 ２９…連結片
３１…取付穴 ３３…第２取付板 ３５…主部 ３７…下辺縁
３９…右辺部 ４１…連結片 ４３…取付穴 ４５…板バネ取付台
４７、４９、５１…長孔 ４７Ｌ、４９Ｌ、５１Ｌ…下側孔
４７Ｕ、４９Ｕ、５１Ｕ…上側孔 ５３…補強板 ５５、５７、５９…ボルト挿通孔
６１…粘弾性体シート ６３…板バネ ６５…ボルト
６７…雄ねじ軸 ６８…カラー ６９…ナット ７０…皿ばね ７１…ピン
Ｃ…柱 Ｂ…梁 Ｓ（Ｌ）、Ｓ（Ｒ）…隙間 Ｐ、Ｑ…角部

Claims (4)

1. 一辺に連結部を有し前記連結部が直交するように重ね合わされた一対の取付板と、前記一対の取付板に渡設されたバネと、前記一対の取付板の夫々対向する板面間に挟み込まれた粘弾性体シートを具備し、横架材と柱の間の角部で、一方の取付板の連結部を横架材に連結させ、他方の取付板の連結部を柱に連結させて設置する制震金具において、
   一方の取付板の対向する板面からピンが突設され、他方の取付板の対向する板面に形成された円弧状の案内用長孔に前記ピンが移動可能に係合されており、
   前記長孔の円弧形状は、中間で円弧半径が変わっており、正面視において、横架材を下側とする角部に設置する場合には、上側が設置側の角部を中心とする円弧半径に合わせて形成され、下側が反対側の角部を中心とする円弧半径に合わせて形成され、横架材を上側とする角部に設置する場合には、下側が設置側の角部を中心とする円弧半径に合わせて形成され、上側が反対側の角部を中心とする円弧半径に合わせて形成されていることを特徴とする制震金具。
2. 請求項１に記載した制震金具において、
   ピン及び長孔を一組とし、三組が間隔をあけて設けられていることを特徴とする制震金具。
3. 請求項１または２に記載した制震金具において、
   ピンはボルトで構成されていることを特徴とする制震金具。
4. 請求項３に記載した制震金具において、
   さらに、一方の取付板の外側に重ねられた補強板と、前記一方の取付板と前記補強板の夫々対向する板面間に挟み込まれた粘弾性体シートを具備し、
   前記一方の取付板には長孔が形成されており、前記長孔をボルト挿通孔として、前記補強板と他方の取付板とをボルトナット締結により連結して一体化していることを特徴とする制震金具。

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