(57)【要約】【課題】振動に対して応答性の良い制振ユニットの提供【解決手段】制振ユニット１００は、対向するプレート１１１、１１２、１１３の間に粘弾性体１１６、１１７が接着されている。対向するプレート１１１、１１２、１１３のうち一方のプレート１１２は第１ブラケット１２１に取り付けられている。また、他方のプレート１１１、１１３は第２ブラケット１２２が取り付けられている。第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２は対向するように配設されている。対向するプレート１１１、１１２、１１３の両側には第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２を連結する連結部材１２３、１２４が配置されている。さらに、この制振ユニット１００は、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２の両側部と建物の上下の梁２１１、２１２との間に、引っ張られた状態で配設されるブレース材１３１〜１３４を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の上下の梁に取り付けられる制振ユニットであって、
対向するプレートと、
前記対向するプレートの間に配設され、各プレートにそれぞれ接着された粘弾性体と、
前記対向するプレートのうち一方のプレートが取り付けられる第１ブラケットと、
前記第１ブラケットに対向し、前記第１ブラケットに取り付けられたプレートに対向する他方のプレートが取り付けられた第２ブラケットと、
前記対向するプレートの両側に配置され、前記第１ブラケットと第２ブラケットを連結する連結部材と、
前記第１ブラケットと第２ブラケットの両側部と前記建物の上下の梁との間に、引っ張られた状態で配設されるブレース材とを備えた、制振ユニット。
【請求項２】
前記ブレース材は、テンション調整が可能な機構を備えた、請求項１に記載の制振ユニット。
【請求項３】
前記連結部材が、板状の部材である、請求項１または２に記載の制振ユニット。
【請求項４】
建物の上下の梁に、請求項１から３までの何れか一項に記載の制振ユニットが取り付けられた制振建物。
【請求項５】
前記ブレース材が、建物の上側の梁に対して傾いた状態で配設されている、請求項４に記載の制振建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制振ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物に生じる振動を減衰させる装置として、例えば、特開２００６−１６９９５２号公報（特許文献１）に開示されているように、振動時に粘弾性体にせん断変形を生じさせる機構を備えた構造がある。また、他の方法として、特開２００５−１８８２７２号公報（特許文献２）に開示されているように、建物の天井裏などに所定の固有振動数を有するマスユニットを配設した構造も知られている。
【特許文献１】特開２００６−１６９９５２号公報
【特許文献２】特開２００５−１８８２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般の住宅や集合住宅等は、交通振動や強風などの外的な作用によって、微振動が発生する場合がある。特に就寝時などでは、かかる微振動は住人に不快感を生じさせることがある。これらの微振動は振幅が小さい。特許文献１のように振動時に粘弾性体にせん断変形を生じさせる機構は、大地震など大きな振幅を伴う揺れに対しては機能する。しかし、振幅が小さい交通振動などの微振動では、粘弾性体にせん断変形が生じない場合がある。すなわち、振幅が小さい微振動は、各部材の締結部分の遊びなどに吸収されてしまう場合がある。また、特許文献２に記載のように、建物の天井裏などにマスユニットを配設した構造は、建物の天井部分の重量が大きくなる。このため、建物自体が揺れ易くなるという問題もある。また建物には、建築後に、冷蔵庫や書庫など重量物が任意の位置に配置される。このため、設計時に想定される建物の固有振動数と実際の建物の固有振動数を一致させるのが難しい場合がある。したがって、かかるマスユニットによる減衰作用も十分な効果が得られない場合もある。本発明は、地震時の振動を早期に減衰させる効果だけでなく、交通振動や強風などで生じる微振動を軽減するのに適した構造を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る制振ユニットは、対向するプレートと、対向するプレートの間に配設され、各プレートにそれぞれ接着された粘弾性体とを備えている。対向するプレートのうち一方のプレートは第１ブラケットに取り付けられている。また、他方のプレートには第２ブラケットが取り付けられている。第１ブラケットと第２ブラケットとは対向するように配設されており、対向するプレートの両側には第１ブラケットと第２ブラケットを連結する連結部材が配置されている。そして、第１ブラケットと第２ブラケットの両側部と建物の上下の梁との間に、引っ張られた状態で配設されるブレース材を備えている。
【０００５】
この制振ユニットは、各構成部材の接続部分に緩みがないので、上下の梁に生じる相対的な変位を効率よく伝えることができる。このため、粘弾性体に適切にせん断変形を生じさせることができ、振動に対して応答性が良い。
【０００６】
この場合、ブレース材は、例えば、テンション調整が可能な機構を備えているとよい。かかる制振ユニットは、建物の上下の梁に取り付けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施形態に係る制振ユニットを図面に基づいて説明する。
【０００８】
この制振ユニット１００は、図１および図２に示すように、対向するプレート１１１〜１１３と、粘弾性体１１６、１１７と、第１ブラケット１２１と、第２ブラケット１２２と、連結部材１２３、１２４と、ブレース材１３１〜１３４とを備えている。この実施形態では、制振ユニット１００は、図３に示すように、建物の骨組み２００を構成する梁２１１、２１２、柱２２１、２２２で囲まれた矩形の領域２００ａに配設されている。
【０００９】
プレート１１１〜１１３はそれぞれ長方形の鋼板である。この実施形態では、プレート１１１、１１３が対向し、その間にプレート１１２が配設されている。プレート１１１、１１３と、プレート１１２とは、法線方向から見た場合に、概ね矩形の領域Ｂが重なっている。プレート１１１、１１３は、図１および図２に示すように、当該重なった領域Ｂから同じ方向にずれ、プレート１１２はプレート１１１、１１３とは反対方向にずれている。プレート１１１とプレート１１２の間、プレート１１２とプレート１１３の間に、粘弾性体１１６、１１７が配設されている。粘弾性体１１６、１１７は、当該重なった領域Ｂの内側に収まる略正方形の部材であり、各プレート１１１〜１１３にそれぞれ接着されている。
【００１０】
この実施形態では、粘弾性体１１６、１１７は、高減衰性を有する粘弾性ゴム（制振ゴム）が用いられている。かかる粘弾性ゴム（制振ゴム）には、例えば、天然ゴム，スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ），ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ），ブタジエンゴム素材（ＢＲ），イソプレンゴム（ＩＲ），ブチルゴム（ＩＩＲ），ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ）のゴム素材に、高減衰性を発揮する添加剤を加えて生成された高減衰性ゴム組成物を用いることができる。高減衰性を発揮する添加剤としては、例えば、カーボンブラックなど、種々の添加剤が知られている。なお、粘弾性体１１６、１１７については、後で詳述する。
【００１１】
かかる粘弾性体１１６、１１７は、図４に示すようにせん断変形が生じると、図５に示すように、ヒステリシスループＡ（実測ヒステリシス曲線）を描く。図５中、横軸はせん断方向の変位を示し、縦軸はその際のせん断荷重を示している。この粘弾性体１１６、１１７は、せん断変形を伴う振動が生じると、一周期毎に、当該ヒステリシスループＡで囲まれたエネルギに相当する振動のエネルギを吸収することができる。
【００１２】
かかる粘弾性体１１６、１１７が取り付けられたプレート１１１〜１１３は、図１および図２に示すように、第１ブラケット１２１と、第２ブラケット１２２に取り付けられる。第１ブラケット１２１、第２ブラケット１２２は、所要の剛性を有し、プレート１１１〜１１３が取り付けられる。この実施形態では、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２は、ともに棒状の部材であり、中間部にプレート１１１〜１１３が接続される接続片１２１ａ、１２２ａを備えている。第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２は、接続片１２１ａ、１２２ａが向き合うように配設されている。この実施形態では、第１ブラケット１２１の接続片１２１ａと、プレート１１２とは、ボルトナット１２１ａ１によって接続されている。また、第２ブラケット１２２の接続片１２２ａと、プレート１１１、１１３とは、ボルトナット１２２ａ１によって接続されている。このように第１ブラケット１２１と、第２ブラケット１２２には、プレート１１１〜１１３を介して粘弾性体１１６、１１７が取り付けられている。かかる第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２は、さらに連結部材１２３、１２４によって接続されている。
【００１３】
連結部材１２３、１２４は、この実施形態では、板状の部材で構成されている。連結部材１２３、１２４は、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２の両側に配置され、第１ブラケット１２１と、第２ブラケット１２２の両側部（１２１ｂ、１２１ｃ、１２２ｂ、１２２ｃ）を接続している。すなわち、この実施形態では、第１ブラケット１２１、第２ブラケット１２２とともに矩形の枠１２０を形成している。連結部材１２３、１２４と第１ブラケット１２１、第２ブラケット１２２との接続は、所要の機械的強度を備える接合手段であればよい。かかる接続手段としては、例えば、ボルトナットやリベットなどの締結手段や溶接などの手段を採用することができる。粘弾性体１１６、１１７が取り付けられたプレート１１１〜１１３は、かかる矩形の枠１２０に装着されている。
【００１４】
ブレース材１３１〜１３４は、図３に示すように、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２と、建物の骨組み２００の上下の梁２１１、２１２を接続する部材である。
【００１５】
第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２の両側部には、図１に示すように、ブレース材１３１〜１３４を接続する接続部１２１ｂ、１２１ｃ、１２２ｂ、１２２ｃが設けられている。また、建物の骨組み２００の上下の梁２１１、２１２は、それぞれ中間位置から均等に離れた２箇所の位置に、ブレース材１３１〜１３４を接続する接続部２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂが設けられている。
【００１６】
ブレース材１３１〜１３４は、かかる第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２の接続部１２１ｂ、１２１ｃ、１２２ｂ、１２２ｃと、上下の梁２１１、２１２の接続部２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂとの間に斜めに掛け渡されている。この実施形態では、ブレース材１３１〜１３４は、上側の梁２１１に対して３０度〜８０度、好ましくは３０度〜６０度になるように配設されている。また、この実施形態では、図１に示すように、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２の接続部１２１ｂ、１２１ｃ、１２２ｂ、１２２ｃには、それぞれ所要の強度を有するスプリットリング１２５を介在させて、ブレース材１３１〜１３４の一端を接続している。
【００１７】
ブレース材１３１〜１３４は、建物の骨組み２００の上下の梁２１１、２１２との間に、引っ張られた状態（予備張力が付与された状態）で配設されている。この実施形態では、図３に示すように、制振ユニット１００は、第１ブラケット１２１を上側に配置し、第２ブラケット１２２を下側に配置している。そして、連結部材１２３、１２４を第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２の左右に配置している。この実施形態では、ブレース材１３１〜１３４は、中間部にテンションを調整できるテンション調整部１３１ａ〜１３４ａを有している。テンション調整部１３１ａ〜１３４ａは、例えば、ブレース材１３１〜１３４の長さを調整できるターンバックルを備えた構成としてもよい。
【００１８】
この場合、ブレース材１３１〜１３４は、建物の骨組み２００の上下の梁２１１、２１２と、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２との間に取り付ける。その後、その後に、テンション調整部１３１ａ〜１３４ａで、ブレース材１３１〜１３４に作用する張力を大きくするとよい。この実施形態では、テンション調整部１３１ａ〜１３４ａとしてのターンバックルによって、ブレース材１３１〜１３４の長さを調整し、ブレース材１３１〜１３４に作用する張力を調整するとよい。このとき、ブレース材１３１〜１３４に付与される張力は、制振ユニット１００の各部材の接合部分の遊びを解消し得る程度で、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２と連結部材１２３、１２４とで形成される矩形の枠１２０が歪まない程度に調整するとよい。
【００１９】
なお、この実施形態では、ブレース材１３１〜１３４は、上側の梁２１１に対して適度な角度で傾いている。ブレース材１３１〜１３４は、上側の梁２１１に対してある程度寝かされた状態が好ましく、３０度〜６０度に傾けて配設するとよい。ブレース材１３１〜１３４を上側の梁２１１に対してある程度寝かせた状態で配設することによって、上側の梁２１１の水平方向の相対的な変位が、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２に伝わり易くなる。
【００２０】
また、この実施形態では、ブレース材１３１〜１３４の一端は、スプリットリング１２５を介して接続されている。建物の骨組み２００に大きな揺れが生じた場合には、ブレース材１３１〜１３４の両端が接続されている梁２１１、２１２の接続部と、第１ブラケット１２１、第２ブラケット１２２の接続部との間隔が所定以上に狭くなることがある。このときスプリットリング１２５によって、ブレース材１３１〜１３４に生じるテンションが緩む。この実施形態では、これによって、ブレース材１３１〜１３４に圧縮方向の力が作用しないようになっている。かかるスプリットリング１２５のように、ブレース材１３１〜１３４の取付構造には、ブレース材１３１〜１３４に圧縮方向の力が作用するのを防止する機構（圧縮変形開放機構）を設けても良い。圧縮変形開放機構は、例えば、図示は省略するが、ブレース材１３１〜１３４に折れ曲がり可能な間接部を設けても良い。
【００２１】
この制振ユニット１００は、このように建物の骨組み２００の上下の梁２１１、２１２と、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２の両側部１２１ｂ、１２１ｃ、１２２ｂ、１２２ｃとの間に、ブレース材１３１〜１３４が引っ張られた状態で取り付けられている。このため、ブレース材１３１〜１３４、第１ブラケット１２１、第２ブラケット１２２、連結部材１２３、１２４の各接続部には、緩みがない状態で接続されている。すなわち、第１ブラケット１２１は、ブレース材１３１、１３２によって上方に引っ張られ、第２ブラケット１２２は、ブレース材１３３、１３４によって下方に引っ張られる。しかしながら、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２は、連結部材１２３、１２４によって上下に接続されており、ブレース材１３１〜１３４の引っ張り力に抗して、間隔が保たれている。このため、第１ブラケット１２１、第２ブラケット１２２、連結部材１２３、１２４、ブレース材１３１〜１３４は、それぞれ弾性領域で引っ張られている。
【００２２】
この制振ユニット１００は、図１に示すように、ブレース材１３１〜１３４が弾性領域で引っ張られた状態で配設されているので、上記のようにブレース材１３１〜１３４、第１ブラケット１２１、第２ブラケット１２２、連結部材１２３、１２４の各接続部に緩みがない。また、各部材は弾性領域で引張力が作用している。建物の骨組み２００の上下の梁２１１、２１２は、交通振動などによって相対的に微小な振幅で振動する場合がある。この場合には、当該振動に応じて、ブレース材１３１〜１３４を通じて、第１ブラケット１２１、第２ブラケット１２２、連結部材１２３、１２４で構成される矩形の枠１２０に力が作用する。この場合、ブレース材１３１〜１３４が引っ張られた状態で配設されており、ブレース材１３１〜１３４、第１ブラケット１２１、第２ブラケット１２２、連結部材１２３、１２４の各接続部に緩みがない。このため矩形の枠１２０は、建物の骨組み２００の上下の梁２１１、２１２の相対的な振動に対して高い応答性を示す。
【００２３】
すなわち、この制振ユニット１００は、ブレース材１３１〜１３４にテンションが掛けられており、ブレース材１３１〜１３４、第１ブラケット１２１、第２ブラケット１２２、連結部材１２３、１２４の各接続部に緩みがない。このため、建物の骨組み２００の上下の梁２１１、２１２に生じる相対的な変位を効率よく伝えることができ、粘弾性体１１６、１１７に適切にせん断変形を生じさせることができる。
【００２４】
交通振動によって建物の骨組み２００の上下の梁２１１、２１２に生じる相対的な変位は小さい。しかしながら、この制振ユニット１００によれば、交通振動によって上下の梁２１１、２１２に生じる相対的な変位が小さくても、粘弾性体１１６、１１７を配置した矩形の枠１２０に当該変位に応じた相当量の歪み（ゆがみ）を生じさせることができる。すなわち、図６に示すように、交通振動によって上下の梁２１１、２１２に相対的な変位が生じると、矩形の枠１２０にも歪みが生じる。そして、当該矩形の枠１２０の歪みに応じて、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２に配設されたプレート１１２とプレート１１１、１１３とは相対的に変位する。かかるプレート１１２とプレート１１１、１１３の相対的な変位によって、粘弾性体１１６、１１７にせん断変形が生じる。しがたって、交通振動のように振幅の小さな振動に対しても、粘弾性体１１６、１１７にせん断変形を生じさせることができる。
【００２５】
なお、この制振ユニット１００は、粘弾性体１１６、１１７を配置した矩形の枠１２０に歪みが生じ易いように、連結部材１２３、１２４には板状の部材を用いている。すなわち、連結部材１２３、１２４は、ブレース材１３１〜１３４に作用する引張力に抗して、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２との間隔を維持し得るように所用の引張り強度を備えていると良い。また、連結部材１２３、１２４は、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２が相対的に変位したときに曲がって当該変位を許容することが望ましい。この実施形態では、連結部材１２３、１２４は、板状の部材で構成されている。このため、ブレース材１３１〜１３４に作用する引張力に対して所要の耐力を有し、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２が相対的に変位に対しては曲がり易いように構成されている。
【００２６】
粘弾性体１１６、１１７にせん断変形を伴う振動が生じると、粘弾性体１１６、１１７は当該せん断変形によって振動のエネルギを吸収する。これによって、制振ユニット１００は、建物自体に生じる揺れを小さくでき、また、交通振動を早期に減衰させることができる。また、この制振ユニット１００は、地震などの大きな揺れに対しても、粘弾性体１１６、１１７にせん断変形を生じさせることができ、早期に揺れを減衰させることができる。これによって、建物の耐震性を向上させることができる。
【００２７】
以下、上述した粘弾性体１１６、１１７には、種々の粘弾性体を用いることができる。すなわち、用途に応じ、所要の性能が得られるように、基材ゴム、添加剤を選択し、また、それらの配合割合を選択するとよい。粘弾性体１１６、１１７を構成するゴム組成物は、基材ゴムおよび添加剤の各成分を所定の割合で配合し、例えば、密閉式混練機などを用いて混練することによって得られる。そして、上記のように得られたゴム組成物を、ローラヘッド押出機などを用いてシート状に成形する。その後、成形したシートを、所定の形状を有するように打ち抜く。そして、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例えば加硫成形する。粘弾性体１１６、１１７は、例えば、このように製造される。
【００２８】
また、粘弾性体１１６、１１７は、例えば自己粘着性のものや普通の接着剤を用いてプレート１１１，１１２，１１３と接合一体化することにより、制振ユニット１００を形成することもできる。しかしながら、接着への信頼性の観点から、粘弾性体１１６、１１７とプレート１１１，１１２，１１３とは、加硫接着して接合することが好ましい。例えば、未加硫の粘弾性体１１６、１１７を所定の形状を有するように押出した後、切断し、予備成形した状態で所定の型内で加熱して加硫成形すると共に、このプレス加硫と同時にプレート１１１，１１２，１１３と加硫接着させるとよい。
【００２９】
以上、本発明に係る制振ユニットの実施形態を種々説明したが、本発明に係る建物は上述した種々の実施形態にも限定されず、種々の変更が可能である。
【００３０】
例えば、制振ユニット１００は、ブレース材１３１〜１３４、第１ブラケット１２１、第２ブラケット１２２、連結部材１２３、１２４のそれぞれを接続する接続手段は、上記に限定されない。かかる接続手段として、例えば、ボルトナットを例示したが、溶接やリベットなどの種々の接続手段を採用することができる。また接続手段は、各接続部位において適切なものを採用すると良い。
【００３１】
また、上述した実施形態は、制振ユニット１００の第１ブラケット１２１を上側に配置し、第２ブラケット１２２を下側に配置し、第１ブラケット１２１を上の梁２１１に接続し、第２ブラケット１２２を下の梁２１２に接続している。この制振ユニット１００は、図７に示すように、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２を左右に配設し、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２の一端を上の梁２１１に接続し、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２の他端を下の梁２１２に接続してもよい。このように接続した場合でも、ブレース材１３１〜１３４が引っ張られた状態で配設されているので、上下の梁２１１、２１２の相対的な変位に対して、第１ブラケット１２１と第２ブラケット１２２を応答性よく変位させることができる。これによって、交通振動等の振幅が微小な振動に対しても、制振ユニット１００に適切な減衰作用を発揮させることができる。
【００３２】
上記制振ユニットは、建物の上下の梁に接続されていればよい。この場合、建物は、上下に対向する梁を備えていればよく、骨組みの構成は、特に限定されない。また、本発明に係る制振ユニットは、上記に限らず種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る制振ユニットを示す正面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る制振ユニットを示す側面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る制振ユニットが取り付けられた状態を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係る制振ユニットについて粘弾性体がせん断変形した状態を示す図。
【図５】粘弾性体のヒステリシスループを示す図。
【図６】本発明の一実施形態に係る制振ユニットの使用状態を示す正面図。
【図７】本発明の一実施形態に係る制振ユニットの取り付け状態の変形例を示す正面図。
【符号の説明】
【００３４】
１００  制振ユニット
１１１〜１１３  プレート
１３１〜１３４  ブレース材
１３１ａ〜１３４ａ  テンション調整部
１１６  粘弾性体
１２０  矩形の枠
１２１  第１ブラケット
１２１ａ  接続片
１２１ａ１  ボルトナット
１２１ｂ、１２１ｃ  接続部
１２２  第２ブラケット
１２２ａ  接続片
１２２ａ１  ボルトナット
１２２ｂ、１２２ｃ  接続部
１２３、１２４  連結部材
１２５  スプリットリング
２００  建物の骨組み
２００ａ  矩形の領域
２１１、２１２  梁
２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂ  接続部
２２１、２２２  柱
Ａ  ヒステリシスループ
Ｂ  プレートが重なった領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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