JPH10246026A

JPH10246026A - 耐震壁材

Info

Publication number: JPH10246026A
Application number: JP7057697A
Authority: JP
Inventors: Isamu Tsukagoshi; 勇塚越
Original assignee: SHINGIKEN KK
Current assignee: SHINGIKEN KK
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 1998-09-14
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: JP2989563B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、建物等の構造物に強さと剛性及び
振動の減衰力を備える耐震壁材である。【解決手段】本発明は、架構１０に結合する基礎板材
３の片側又は両側に空間を形成して補助板材４を接合
し、その空間に粘弾性体Ｍを充填すると共に基礎板材３
が弾性座屈が生ずるように選定するものであり、基礎板
材３は弾性座屈が生じて剛性を有すると共に、粘弾性体
Ｍの変形と移動によって振動エネルギーの吸収を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物等の構造物に
強さ、剛性、振動の減衰力を備える耐震壁材に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄板の耐震壁材は、建物等の架構（梁又
は柱）に連結され、架構の変形が小さければ、薄板は架
構と協動して大きな剛性を得るが、反対に、架構の変形
が大きくなると、薄板は座屈（所謂、しわが生じる）し
て剛性は低下するので、その座屈は有害なものと考え、
薄板の座屈現象に関しては、座屈する変形、荷重を精度
よく決定することや座屈を防止するための合理的な補強
方法を考案することであった。例えば、航空機、車両、
船舶、橋梁、建物等におけるせん断負担材は、薄板と多
数の補強材との集合体であり、弾性座屈が生じない、即
ち、塑性座屈が発生するように構成し、その塑性座屈に
よって歪みエネルギーの吸収を図り、振動を小さくする
ことが行われている。従って、せん断負担材（矩形板材
の短辺の長さａ、厚みｔ）における座屈荷重は、（ｔ／
ａ）²に比例するため、（ｔ／ａ）を十分大きくして弾
性変形内で座屈が生じない構造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そのため、弾性座屈が
生じない耐震壁材を結合の架構は、振動エネルギー吸収
能力がほとんどない状態であり、強度は保持するが、地
震や台風時にはよく揺れる構造となる。一方、塑性座屈
を生ずる耐震壁材を結合の架構は、塑性歪みエネルギー
の吸収によって建物の揺れを止める効果はあるが、剛性
の大幅な低下を招来し、耐震壁材が負担する外力は、耐
震壁材に結合の架構に移行し、架構の変形増加となり、
やがて、架構が塑性化し、次の段階では、構造物の崩壊
に至る。即ち、弾性座屈が生じない耐震壁材を使用する
と、地震や台風に対しては良く揺れる構造物であり、大
地震における大変形の後に、耐震壁材が塑性化した場合
においてのみ、揺れを小さくする作用する構造物とな
る。しかし、耐震壁材が弾性体であっても、エネルギー
吸収能力が備わっていれば、揺れも小さく倒壊しない構
造物が構築できるが、このエネルギー吸収機構としてダ
ンパーがあるが、このダンパーは強さ、剛性の向上に寄
与していない。そこで、本発明は、強さ、剛性、エネル
ギー吸収力が備わっている耐震壁材を提供するものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の耐震壁材は、
架構に結合する基礎板材の片側又は両側に空間を形成し
て補助板材を接合し、前記空間に粘弾性体を充填すると
共に、基礎板材が弾性座屈が生ずるように選定するもの
である。基礎板材は、架構の変形によって弾性座屈が生
ずるが剛性を有すると共に、架構の変形による基礎板材
の座屈（しわの発生）は、粘弾性体に変形と移動を与え
るので、ほぼ変形速度に比例した振動エネルギー吸収を
図ることができる。又、請求項２の耐震壁材は、架構に
結合する基礎板材の片側又は両側に空間を形成して補助
板材を接合し、補助板材に沿って空間内に鉛板材を内装
すると共に、前記基礎板材が弾性座屈が生ずるように選
定するものである。この耐震壁材は、鉛板材が粘弾性体
と同様の作用をなすことによって、剛性を保持すると共
に、鉛板材の変形量に比例した振動エネルギー吸収を図
ることができる。又、請求項３の耐震壁材は、鉛板材と
共に粘弾性体を充填することによって、鉛板材の変形量
と粘弾性体の変形速度に比例した振動エネルギー吸収を
図ることができる。請求項４の耐震壁材は、耐震壁材を
架構に回転可能に取付け、隣接する耐震壁材又は柱との
接合部に、粘弾性体を介して接合するものであり、接合
部は粘弾性体で防水作用と変形によるエネルギー吸収作
用を行って架構の揺れを減少させる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の各実施の形態を図面を参
照して説明する。（第１の実施の形態）図１（Ａ）は、建物等の架構
（梁、柱）や、その架構の補助部材に連結する耐震壁材
２（２Ａ）の平面図、図１（Ｂ）はＡ〜Ａ断面図であ
る。耐震壁材２Ａは、金属製の基礎板材３と金属製の補
助板材４及び粘弾性体Ｍで構成する。又、補助板材４は
基礎板材３に比べて縦横の長さを短くし、基礎板材３の
周囲に梁等に取付用の接合孔６を形成すると共に、基礎
板材３とスペーサ７を介して空間を形成して密閉接合す
る（図１（Ｂ））。或は、基礎板材３に補助板材４の周
囲を溶接で密閉接合して空間を形成する（図１
（Ｃ））。尚、補助板材４の隅部には、後述の粘弾性体
Ｍを充填するとき、空間内の空気を抜く小さな空気抜き
孔４ａが形成してある。そして、前記空間に、補助板材
４に穿設の入口５から粘弾性体Ｍを充填した後に、入口
５と空気抜き孔４ａを閉鎖する。また、この粘弾性体Ｍ
は、例えば、有機ポリマーを含有するアスファルト等が
用いられる。

【０００６】又、前記基礎板材３は弾性座屈する材質と
板厚を選定すると共に、前記補助板材４と相乗して粘弾
性体Ｍに変形を与えることによって振動エネルギー吸収
機構を構成する。そこで、板材（短辺の長さａ、厚み
ｔ）における座屈荷重は、（ｔ／ａ）²に比例するた
め、（ｔ／ａ）が十分大きいと弾性変形内で座屈が生じ
ないため、前記基礎板材３と補助板材４は（ｔ／ａ）を
小さく選定して弾性変形内で座屈が生じるようにする。
尚、前記補助板材４は必ずしも基礎板材３のせん断変形
に伴い弾性内で座屈する材料及び板厚を選定する必要は
なく、抵抗なく変形可能な波型等に形成してもよい。

【０００７】次に、図２（Ａ）に示すように、前記基礎
板材３に座屈荷重以上の荷重Ｐをかけて座屈させ、その
座屈の一部の断面を図２（Ｂ）の下図に示す。ここで、
基礎板材３の一部の長さを２Ｌ、Ｘ軸（面内）、Ｚ軸
（面外）方向の移動量をδｘ、δｚとする。この図２
（Ｂ）の下図に示す変形曲線を簡便に直線化して表示す
ると、δｚ＝（Ｌ²ー（Ｌーδｘ／２）²）^1/2、とな
り、δｚ／δｘ＝（Ｌ²ー（Ｌーδｘ／２）²）^1/2／δ
ｘである。この振幅比（δｚ／δｘ）は変形速度比であ
り、大きな値となり、この座屈する基礎板材３の面外変
形δｚによって、振幅あるいは変形速度増幅機構を構成
できる。

【０００８】そして、基礎板材３と補助板材４の空間に
充填した粘弾性体Ｍは、せん断変形が生じ、この粘弾性
体Ｍのせん断変形抵抗は、その変形速度Ｖと厚みｔの比
（Ｖ／ｔ）にほぼ比例するので、基礎部材３の端部の移
動速度が小さくても、振幅比（δｚ／δｘ）が大きい結
果、粘弾性体Ｍのせん断変形速度が大きいので、粘弾性
体Ｍのせん断変形抵抗、即ち、振動エネルギー吸収量は
大きなものになる。尚、図３（Ａ）は、粘弾性体Ｍの特
性を示し、この囲まれた面積がエネルギー吸収量であ
る。従って、基礎板材３を振動する架構に連結すると、
基礎板材３は弾性座屈を起こすために剛性を保持すると
共に、振動エネルギー吸収機構（ダンパー）の役目をす
る。又、基礎板材３の座屈しわにより、粘弾性体Ｍには
移動が生じ、このときの抵抗力も振動エネルギーの吸収
力となる。

【０００９】（第２の実施の形態）図４（Ａ）（Ｂ）
は、他の構成の耐震壁材２Ｂ、２Ｂ’の断面図（図１
（Ｂ）（Ｃ）に相当）であり、基礎板材３の両側（上
下）に、スペーサ７を介して空間を形成して密閉接合す
る（図４（Ａ））。或は、基礎板材３の両側（上下）
に、補助板材４の周囲を溶接で密閉接合して空間を形成
し、その空間に粘弾性体Ｍを充填して構成するものであ
る（図４（Ｂ））。但し、補助板材４の隅部には、空気
孔４ａ（図示略）が形成してあり、粘弾性体Ｍを充填後
に閉鎖する。尚、図１と同じ部品には同じ符号を付して
説明を略す。このように、粘弾性体Ｍを基礎板材３の両
側に充填構成することによって、耐震壁材２Ｂ、２Ｂ’
におけるエネルギー吸収量は増大する。

【００１０】（第３の実施の形態）図５（Ａ）は、他の
構成の耐震壁材２Ｃであって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
はＢ〜Ｂ断面図である。尚、図１と同じ部品には同じ符
号を付して説明を略す。耐震壁材２Ｃは、金属製の基礎
板材３と金属製の補助板材４及び鉛板材８で構成し、補
助板材４は基礎板材３に比べて縦横の長さを短くし、基
礎板材３の周囲に梁等に取付用の接合孔６を形成すると
共に、スペーサ７の両端に補助板材４とほぼ同じ大きさ
の鉛板材８を固定し、且つ、とスペーサ７を介して空間
を形成して密閉接合する（図５（Ｂ））。尚、この空間
に粘弾性体Ｍを充填しない場合（図５（Ｂ））には、補
助板材４に入口５を形成する必要はないが、充填する場
合には入口５を形成する（図５（Ｃ））。

【００１１】また、前記鉛板材８は、基礎板材３が座屈
するときに座屈可能に取付ければ良く、図５（Ｂ）に示
すように基礎板材３に接して取り付けても、図５（Ｈ）
に示すように、基礎板材３と補助板材４の中間に取り付
けてもよい。この耐震壁材２Ｃは、基礎板材３が弾性座
屈を生じて変形すると、鉛板材８も座屈変形し、この鉛
板材８の特性（図３（Ｂ））参照）により、粘弾性体と
ほぼ同じ作用をしてエネルギー吸収を図る。

【００１２】又、図５（Ｄ）〜（Ｉ）は、鉛板材８を用
いる種々の耐震壁材の構成を示す概念断面図であり、図
５（Ｄ）に示す耐震壁材２Ｄは、スペーサ７を介さず、
補助板材４と鉛板材８を基礎板材３に固定して構成のも
のである。図５（Ｅ）に示す耐震壁材は、鉛板材８を分
割して複数枚で構成する、平面断面図であり、分割の鉛
板材８はスペーサ７に固定して構成する。このように、
耐震壁材２Ｅは１枚板でなく、複数枚の鉛板材８で構成
して、各鉛板材８との間には隙間を形成する。又、図５
（Ｆ）に示す耐震壁材は、基礎板材３の両側に補助板材
４と鉛板材８をスペーサ７を介して付設構成するもので
あり、図５（Ｇ）は、その空間に粘弾性体Ｍを充填して
なるものである。図５（Ｈ）に示す耐震壁材は、補助板
材４と鉛板材８’、８を直接、基礎板材３に溶接固定す
るものであり、図５（Ｉ）は、その空間に粘弾性体Ｍを
充填してなるものである。尚、図５（Ｈ）に示すように
鉛板材８’を取り付けたときには、全空間に粘弾性体Ｍ
を充填するために、鉛板材８’に孔を明けておくか、前
記図５（Ｅ）に示すように、複数枚の鉛板材８’で構成
して、各鉛板材８’の間に隙間を形成しておくことによ
って、図５（Ｉ）に示すように全空間に粘弾性体Ｍを充
填することができる。尚、この鉛板材８、８’のよう
に、両側において必ずしも同じ構成である必要はなく、
使用目的等を考慮して適宜に選定する。

【００１３】以上のように、図１〜図５に示す種々の耐
震壁材は、エネルギー吸収を図ることができ、何れの構
成を採用するかは、結合する構造物の形状等を考慮して
選定する。又、前記耐震壁材は、基礎板材の片側或は両
側に補助板材を用いる構成であるが、補助板材を更に増
やして構成してもよい。

【００１４】図６（Ａ）は、前記耐震壁材２Ａを梁１０
に取り付ける概念図であり、梁１０に固定の取付け板１
１を介して、基礎板材３に形成の接合孔６にボルト（図
示略）を介してナット１２で固定する。又、図６（Ｂ）
は、梁１０と梁１０の間に、耐震壁材２Ａ、２Ａを固定
した図であり、中央に連結具１３で固定する。このよう
に、耐震壁材２Ａの基礎板３に接合孔６を穿設してある
ことによって、梁１０と梁１０の間に簡便に接合形成で
きる。尚、前記耐震壁材２Ａにおける基礎板材３は、取
付け板１１等を介して結合する例を示したが、図６
（Ｃ）に示すように、基礎板材３を、直接、架構（梁、
支柱）１０や連結具１３或は隣接の基礎板材３に溶接結
合をしてもよい。

【００１５】（第４の実施の形態）本実施の形態におけ
る耐震壁材は、前記実施の形態と異なり、耐震壁材と耐
震壁材の接合部に関するものであり、図７を参照して説
明する。図７（Ａ）は、架構（梁１０、柱）に回転可能
に取り付けた耐震壁材３０の正面図、図７（Ｂ）はＣ〜
Ｃ断面図である。耐震壁材３０は、金属等の基礎板材３
０ａで構成し、基礎板材３０ａに穿設の孔（図示略）
に、梁１０に固定の軸棒３１を挿入して回転可能に取付
ける。又、隣接する基礎板材３０ａ、３０ａの側面に
は、嵌合接合可能な嵌合溝３２ａと突部３３ａが形成し
てある。そして、基礎板材３０ａ、３０ａは、嵌合溝３
２ａと突部３３ａに、例えば、有機ポリマーを含有する
アスファルト等の粘弾性体Ｍを挟着して接合する。尚、
粘弾性体Ｍの挟着方法は、図７（Ｃ）に示すように、片
方の基礎板材３０ａの嵌合溝３２ａと平坦部３２ｂに粘
弾性体Ｍを貼着しておいて、隣接の基礎板材３０ａを押
し付けて嵌合接合する方法、或は、図７（Ｄ）に示すよ
うに、嵌合溝３２ａに棒状の粘弾性体Ｍを貼着しておい
て、隣接の基礎板材３０ａを押し付けて、突部３３ａと
嵌合接合する方法等がある。

【００１６】前記のように、相隣接する耐震壁材３０、
３０の接合部は、粘弾性体Ｍを介して接合することによ
って、粘弾性体Ｍが目地作用をして、防水効果を発揮す
るので、防水処理を不要とする。又、梁１０に荷重Ｐが
かかって、図７（Ｅ）に示すように、梁１０が移動する
と、耐震壁材３０は軸棒３１で回転変形を受けて接合部
にずれが生じるが、そのずれによる粘弾性体Ｍの変形は
振動エネルギー吸収作用を行って、梁（架構）１０の揺
れを減少させる。尚、基礎板材３０ａの側面に形成の嵌
合溝３２ａと突部３３ａは、基礎板材３０ａの接合を十
分に行うために形成するものであるので、その形状は図
示例に限定するものではないし、前記嵌合溝３２ａを形
成しなくて平坦状で粘弾性体を挟着して接合してもよ
い。又、前記したように、耐震壁材３０と耐震壁材３０
の接合部の他に、図８（Ａ）に示すように、耐震壁材３
０と柱３５に粘弾性体Ｍを介して接合することであって
もよい。又、前記耐震壁材３０は、基礎板材３０ａの単
体で構成した例を示したが、第１〜第３実施の形態に示
した、基礎板材３と補助板材４に粘弾性体Ｍを充填形成
の、例えば、耐震壁材２Ａを使用して構成してもよいこ
とは言うまでない（図８（Ｂ）参照）。

【００１７】前記各構成の耐震壁材２は、建物内の部材
と部材に取り付けるものを例示したが、ある建物の部材
と他の建物の部材に取り付けて振動吸収を図ることがで
きることはいうまでもない。そこで、耐震壁材を建物に
適用したときの正面を示す図９（Ａ）〜（Ｆ）と、それ
らの正面図に対応する断面を示す図９（Ａ’）〜
（Ｆ’）を参照して概略説明する。図９（Ａ）（Ａ’）
に示す耐震壁材５１Ａは、図６（Ａ）に示す耐震壁材２
Ａを、建物の柱５０ａと他の建物の柱５０ｂに適用する
ものであり、基礎板材３と補助板材４との間に粘弾性体
Ｍを充填し、建物の変形によって耐震壁材５１Ａが弾性
座屈を生じて、剛性を有すると共に振動エネルギーの吸
収を図るものである。そのため、建物に生ずる振動の吸
収を図ることができる。又、前記構成とは異なる耐震壁
材を適用したときについて説明すると、図９（Ｂ）〜
（Ｄ）に示す耐震壁材５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄは、基礎
板材５２ａ、５２ｂを建物と他の建物の柱５０ａ、５０
ｂに固定し、前記基礎板材５２ａ、５２ｂと重なり部を
形成する連結板材５３を回転可能とし、その重なり部に
粘弾性体Ｍを充填してなるものであるが、連結板材５３
の回転位置５４ａ、５４ｂを粘弾性体Ｍに対して異に形
成するものである。このように、連結板材５３の回転位
置５４ａ、５４ｂを異にすることによって、種々の粘弾
性体Ｍを選定することができ、耐震壁材を簡便に構成で
きる。図９（Ｅ）に示す耐震壁材５１Ｅは、基礎板材５
５ａと基礎板材５５ａとで重なり部を形成し、その重な
り部に粘弾性体Ｍを挟着（充填）してなる耐震壁材であ
り、簡便に構成できて、振動吸収効果を発揮できる。
又、図９（Ｆ）に示す耐震壁材５１Ｆは、耐震壁材５１
Ｅにおける粘弾性体Ｍに転動部材（球体又は円柱体等）
５６を装着するものであり、粘弾性体Ｍとして粘度の高
い硬い材料を使用できて振動低減性能が向上することが
できる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１の耐震壁材は、基礎板材の片側
又は両側に補助板材を介して形成の空間に粘弾性体を充
填し、基礎板材が弾性座屈が生ずるように構成すること
によって、剛性を有すると共に振動エネルギーの吸収を
図ることができる。又、請求項２の耐震壁材は鉛板材に
よる簡便な構成で、剛性を有すると共に振動エネルギー
の吸収を図ることができる。請求項３の耐震壁材は、鉛
板材と粘弾性体によって、振動エネルギーの吸収向上を
図ることができる。請求項４の耐震壁材は、隣接する耐
震壁材の接合部に粘弾性体を介して接合するため、防水
効果を発揮すると共に、粘弾性体の振動エネルギー吸収
作用によって架構の揺れを減少させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は第１の実施の形態の耐震壁材の平面概
念図、（Ｂ）はＡ〜Ａ断面図である。

【図２】（Ａ）は耐震壁材の作用図、（Ｂ）は圧縮力に
よる力学図である。

【図３】（Ａ）は粘弾性体、（Ｂ）は鉛板材の特性を示
す図である。

【図４】（Ａ）（Ｂ）は、第２の実施の形態の耐震壁材
の断面概念図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｉ）は、第３の実施の形態における
種々の耐震壁材の平面と断面概念図である。

【図６】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、梁に耐震壁材を取り付
ける概念図である。

【図７】第４実施の形態の耐震壁材に関し、（Ａ）は耐
震壁材を取り付けた正面図、（Ｂ）はＣ〜Ｃ断面図、
（Ｃ）（Ｄ）は粘弾性体の挟着方法を示す図、（Ｅ）は
梁が変形したときの概念図である。

【図８】（Ａ）は耐震壁材と柱の接合している正面図、
（Ｂ）は他の構成の耐震壁材を使用したときの正面図で
ある。

【図９】（Ａ）〜（Ｆ）は、種々の構成の耐震壁材を建
物と建物に使用する概念図、（Ａ’）〜（Ｆ’）は、そ
れらに対応する断面図である。

【符号の説明】

２（２Ａ、２Ｂ、２Ｂ’、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ）耐震壁
材３基礎板材４補助板材７スペーサ８鉛板材Ｍ粘弾性体３０耐震壁材３０ａ基礎板材３１軸棒３２ａ嵌合溝３３ａ突部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建物等の架構に結合する耐震壁材であっ
て、前記架構に結合する基礎板材の片側又は両側に空間
を形成して補助板材を接合し、前記空間に粘弾性体を充
填すると共に、前記基礎板材が弾性座屈が生ずるように
選定することを特徴とする耐震壁材。
【請求項２】建物等の架構に結合する耐震壁材であっ
て、前記架構に結合する基礎板材の片側又は両側に空間
を形成して補助板材を接合し、補助板材に沿って空間内
に鉛板材を内装すると共に、前記基礎板材が弾性座屈が
生ずるように選定することを特徴とする耐震壁材。
【請求項３】空間内に粘弾性体を充填してなることを
特徴とする請求項２の耐震壁材。
【請求項４】建物等の架構に結合する耐震壁材であっ
て、耐震壁材を前記架構に回転可能に取付け、隣接する
耐震壁材又は柱との接合部に粘弾性体を介して接合する
ことを特徴とする耐震壁材。