(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の縦材と一対の横材とで構築される矩形状の構造部材と、
矩形状の前記構造部材の対角線上に設けられる筋交いと、
前記構造部材に前記筋交いを固定する固定部材と、
前記構造部材に固定される第１プレート部材と、
前記筋交いに固定される第２プレート部材と、
前記第１プレート部材と前記第２プレート部材に固定されると共に、変形して前記第１プレート部材と前記第２プレート部材の相対変位を抑制する弾性部材と、
を備えることを特徴とした制振構造。
【請求項２】
一対の縦材と一対の横材とで構築される矩形状の構造部材と、
矩形状の前記構造部材の対角線上に設けられる筋交いと、
前記構造部材に前記筋交いを固定する固定部材と、
前記構造部材に固定された基礎プレート部材と、
前記基礎プレート部材に回動可能に取り付けられると共に、前記筋交いに対向配置される回動プレートと、
前記筋交いに固定されると共に、前記回動プレート部材に対向配置される筋交プレート部材と、
前記回動プレート部材と前記筋交プレート部材に固定され、変形して前記回動プレート部材と前記筋交プレート部材の相対変位を抑制する弾性部材と、
を備えることを特徴とした制振構造。
【請求項３】
前記弾性部材は、ゴム材料で成形されることを特徴とする請求項１又は２に記載された制振構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の揺れを抑える制振構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
縦材と横材とで構築される矩形状の構造部材の対角線上に筋交いを設けて、構造部材へ作用する揺れを抑制する制振構造は一般的である。
しかし、この制振構造では、構造部材が揺れると筋交いが変形すると同時に、筋交いと構造部材を結合している板状の固定金具が大きく変形して構造部材の揺れを効果的に抑えられないという問題があった。
【０００３】
この対策として、固定金具の剛性を高くすることが考えられるが、固定金具の剛性を高くすると、固定金具の変形は抑制できるが、固定金具が変形することで吸収していた振動エネルギーが吸収できなくなるため、筋交いや構造部材が破損してしまうことが考えられる。
【０００４】
そこで、固定金具と筋交の間に弾性部材を設け、この弾性部材に振動エネルギーを吸収させることで固定金具（以下固定部材）の変形を抑制する制振構造が提案されている。（特許文献１）
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２０７６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この制振構造の筋交いは、弾性部材を介して、構造部材に取り付けられているため、構造部材が小さく揺れる場合は、弾性部材が変形するだけで筋交いは抗力を発生せず、構造部材の小さな揺れを抑えることはできないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事実を考慮し、構造部材の小さな揺れを抑えた上で、固定部材の変形を抑制することができる制振構造を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に係る制振構造は、一対の縦材と一対の横材とで構築される矩形状の構造部材と、矩形状の前記構造部材の対角線上に設けられる筋交いと、前記構造部材に前記筋交いを固定する固定部材と、前記構造部材に固定される第１プレート部材と、
前記筋交いに固定される第２プレート部材と、前記第１プレート部材と前記第２プレート部材に固定されると共に、変形して前記第１プレート部材と前記第２プレート部材の相対変位を抑制する弾性部材と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、地震の際に、構造部材を構成する横材が相対的に平行移動して縦材が傾倒することにより、筋交いには、圧縮又は引張りの力が作用し、構造部材と筋交いは、相対的に変位する。
【００１５】
そうすると、構造部材に固定された第１プレート部材と、筋交いに固定された第２プレート部材も相対的に変位し、これにより、第１プレート部材及び第２プレート部材に固定された弾性部材が変形する。弾性部材が変形することで、弾性部材には、元の形状に戻ろうとする復元力が発生する。この復元力により、第１プレート部材と第２プレート部材の相対変位を抑えることで、固定部材が変形するのを抑制することができる。
【００１６】
本発明の請求項２に係る制振構造は、一対の縦材と一対の横材とで構築される矩形状の構造部材と、矩形状の前記構造部材の対角線上に設けられる筋交いと、前記構造部材に前記筋交いを固定する固定部材と、前記構造部材に固定された基礎プレート部材と、前記基礎プレート部材に回動可能に取り付けられると共に、前記筋交いに対向配置される回動プレートと、前記筋交いに固定されると共に、前記回動プレート部材に対向配置される筋交プレート部材と、前記回動プレート部材と前記筋交プレート部材に固定され、変形して前記回動プレート部材と前記筋交プレート部材の相対変位を抑制する弾性部材と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、地震の際に、構造部材を構成する横材が相対的に平行移動して縦材が傾倒することにより、筋交いには、圧縮又は引張りの力が作用し、構造部材と筋交いは、相対的に変位する。
【００１８】
筋交いに引張り方向の力が作用すると、筋交いが構造部材から離れる方向へ変位しようとする。そうすると、構造部材に固定された基礎プレート部材に取り付けられる回動プレート部材と、筋交いに固定された筋交プレート部材の間に配置された弾性部材には、剪断方向の力が作用し、弾性部材は剪断方向に変形する。弾性部材が変形すると、弾性部材には、元の形状に戻ろうとする復元力が発生する。この復元力により、筋交プレート部材と回動プレート部材の相対変位を抑えることで、固定部材が変形するのを抑制することができる。
【００１９】
一方、筋交いに圧縮方向の力が作用すると、筋交いが外側に膨らむように変形し、固定部材近傍では、筋交いは構造部材に対して外側へ倒れるように変位する。そうすると、筋交いに固定された筋交プレート部材も外側へ倒れるように変位し、さらに、筋交プレート部材に弾性部材を介して取り付けられる回動プレート部材は、外側へ回動する。これにより、筋交プレート部材と回動プレート部材の間に設けられた弾性部材には、剪断方向の力が作用し、弾性部材は剪断方向に変形する。弾性部材が変形すると、弾性部材には、元の形状に戻ろうとする復元力が発生する。この復元力により、筋交プレート部材と回動プレート部材の相対変位を抑えることで、固定部材が変形するのを抑制することができる。
【００２０】
また、弾性部材を剪断方向に変形させて構造部材と筋交いの相対変位を抑えるため、弾性部材の剪断方向の変形と復元力をコントロールすることで、制振性能を制御することができる。
【００２１】
本発明の請求項３に係る制振構造は、請求項１又は２記載において、前記弾性部材は、ゴム材料で成形されることを特徴とする。
上記構成によれば、弾性部材は、ゴム材料で成形されているため、安価な構造となっている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の制振構造によれば、構造部材の小さな揺れを抑えた上で、固定部材の変形を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の第１実施形態に係る制振構造１０について図１から図７に基づいて説明する。
図７に示されるように、本第１実施形態に係る制振構造１０は、戸建ての建物１２の洋室の壁或いは和室の壁に収まるような厚みと幅を持った枠状の構造部材１４を備えている。
【００２４】
図５、図６に示されるように、構造部材１４は、垂直方向へ延びる一対の柱１６と水平方向へ延びる一対の梁１８を備えており、柱１６の上下端は、一対の梁１８に接合金物（図示省略）によって固定されている。なお、建物１２（図７参照）の一階の下側の梁１８については、土台と呼ばれるが、本実施形態では、構造部材１４の横材を一括して梁１８と称する。
【００２５】
さらに、柱１６及び梁１８から構成される矩形状の構造部材１４の対角線上には、この柱１６と梁１８の結合部を連結させる筋交い２０が設けられている。
【００２６】
この筋交い２０の両端部は、平板状の平板部２２Ａと平板部２２Ａの２辺がＬ字に折り曲げられて形成されたフランジ部２２Ｂを備える固定金具２２によって、構造部材１４に結合されている。詳細には、固定金具２２のフランジ部２２Ｂに設けられた円孔を通して柱１６及び梁１８に釘３４（図４参照）を打ち込むことで、固定金具２２を柱１６及び梁１８に固定し、固定金具２２の平板部２２Ａに設けられた円孔を通して筋交い２０に釘３４（図４参照）を打ち込むことで、固定金具２２を筋交い２０に固定する構造となっている。
【００２７】
また、図３、図４、に示されるように、筋交い２０を挟んで固定金具２２の反対側には、地震時に生じる固定金具２２の変形を抑制する減衰手段としての減衰装置６０が設けられている。
【００２８】
この減衰装置６０は、梁１８に固定される矩形状の第１プレート部材６２と、筋交い２０に固定される矩形状の第２プレート部材６４と、この第１プレート部材６２と第２プレート部材６４に端部が加硫接着されると共に、第１プレート部材６２と第２プレート部材６４の相対変位を変形して抑制する弾性部材６６とを備えている。  
【００２９】
詳細には、第１プレート部材６２には、複数個の円孔が設けられており、釘３４をこの円孔を通して梁１８に打ち込むことで第１プレート部材６２は梁１８に固定されるようになっており、さらに、第２プレート部材６４には、第１プレート部材６２と同様に複数個の円孔が設けられており、釘３４をこの円孔を通して筋交い２０に打ち込むことで第２プレート部材６４は筋交い２０に固定されるようになっている。
【００３０】
また、第１プレート部材６２と第２プレート部材６４に端部が加硫接着された弾性部材６６は、ゴム材料で円弧状に形成され、断面略円形とされている。
【００３１】
なお、弾性部材６６のゴム材料には、一般的なゴム材料であるエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ、ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）等を使用することができる。
【００３２】
このような構成により、第１プレート部材６２と第２プレート部材６４が相対的に変位すると、弾性部材６６が変形し、弾性部材６６が変形することで、弾性部材６６には、元の形状に戻ろうとする復元力が発生する。この復元力により、第１プレート部材と第２プレート部材の相対変位を抑えるようになっている。
【００３３】
次に、本第１実施形態の制振構造１０の作用について説明する。
【００３４】
図２（Ａ）（Ｂ）に示されるように、地震等によって、建物１２（図７参照）が左右方向へ揺れると、梁１８が左右へ平行移動し、柱１６が左右へ傾倒し、上側の梁１８と柱１６の連結部は円孔状に移動する。
【００３５】
さらに、図２（Ａ）で示すように、上側の梁１８が紙面右方向へ平行移動した場合は、筋交い２０は紙面右方向へ傾倒し、筋交い２０には、筋交い２０を引張る方向（図２（Ａ）に示す矢印Ａ）の力が作用する。
【００３６】
また、図２（Ｂ）で示すように、上側の梁１８が紙面左方向へ平行移動した場合は、筋交い２０は紙面左方向へ傾倒し、筋交い２０には、筋交い２０を圧縮する方向（図２（Ｂ）に示す矢印Ｂ）の力が作用する。
【００３７】
図２（Ａ）で示すように、筋交い２０に筋交い２０を引張る方向の力が作用すると、筋交い２０が構造部材１４から離れる方向へ変位する。そうすると、図１（Ａ）に示されるように、固定金具２２が上下方向に延びるように変形し、これと同時に、弾性部材６６も上下方向に延びて変形する。
【００３８】
弾性部材６６が変形することで、弾性部材６６には、元の形状に戻ろうとする復元力が発生し、この復元力により、筋交い２０が構造部材１４から離れる方向へ変位するのを抑え、これにより、固定金具２２が変形するのを抑制することができる。
【００３９】
一方、図２（Ｂ）で示すように、筋交い２０に筋交い２０を圧縮する方向の力が作用すると、筋交い２０が外側に膨らむように変形し、筋交い２０は、梁１８に対して外側へ倒れるように変位する。そうすると、図１（Ｂ）に示されるように、固定金具２２も外側へ倒れるように変形し、これと同時に、弾性部材６６は固定金具２２が倒れる方向（図１（Ｂ）に示す矢印Ｃ方向）に延びて変形する。
【００４０】
弾性部材６６が変形することで、弾性部材６６には、元の形状に戻ろうとする復元力が発生し、この復元力により、筋交い２０が外側へ倒れるように変位するのを抑え、さらに、固定金具２２が変形するのを抑制することができる。
【００４１】
また、地震による揺れが小さい時は、固定金具２２はほとんど変形せず、構造部材１４の揺れを、固定金具２２を介して筋交い２０の剛性により、抑えることができる。
【００４２】
次に、本発明の第２実施形態に係る制振構造１０について図８から図１０に従って説明する。
なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
本実施形態では、図９、図１０に示されるように、減衰装置７０には円弧状の弾性部材６６（図３参照）は設けられておらず、それに替えて、矩形状の弾性部材８０が設けられている。
【００４４】
詳細には、この減衰装置７０は、梁１８に固定される矩形状の基礎プレート部材７２を備えている。この基礎プレート部材７２には、２個の円孔が設けられており、釘３４をこの円孔を通して梁１８に打ち込むことで基礎プレート部材７２は梁１８に固定されるようになっている。さらに、基礎プレート部材７２には、筋交い２０の平板面２０Ａと平行すると共に、筋交い２０と最も隣接する辺部７２Ａが設けられており、この辺部７２Ａには、回動軸７４を介して、平板面２０Ａと平行して対向配置される矩形状の回動プレート部材７６が回転可能に軸支されている。
【００４５】
また、回動プレート部材７６に対向する位置には、矩形状の筋交プレート部材７８が設けられており。この筋交プレート部材７８は、釘３４で筋交い２０へ固定されている。さらに、この筋交プレート部材７８と回動プレート部材７６の間には、筋交プレート部材７８及び回動プレート部材７６と加硫接着された矩形状の弾性部材８０が設けられている。
【００４６】
次に、本第２実施形態の制振構造１０の作用について説明する。
【００４７】
図８（Ａ）（Ｂ）に示されるように、地震等によって、建物１２（図７参照）が左右方向へ揺れると、梁１８が左右へ平行移動し、柱１６が左右へ傾倒し、上側の梁１８と柱１６の連結部は円孔状に移動し、筋交い２０には、筋交い２０を引張る方向の力と圧縮する方向の力が作用する。
【００４８】
図８（Ａ）で示すように、筋交い２０に引張り方向の力が作用すると、筋交い２０が梁１８から離れる方向へ変位しようとする。そうすると、梁１８に固定された基礎プレート部材７２に取り付けられる回動プレート部材７６と、筋交い２０に固定された筋交プレート部材７８の間に配置された弾性部材８０には、剪断方向の力が作用し、弾性部材８０は剪断方向に変形する。弾性部材８０が変形すると、弾性部材８０には、元の形状に戻ろうとする復元力が発生する。この復元力により、筋交プレート部材７８と回動プレート部材７６の相対変位を抑え、さらに、固定金具２２が変形するのを抑制することができる。
【００４９】
一方、図８（Ｂ）で示されるように、筋交い２０に圧縮方向の力が作用すると、筋交い２０が外側に膨らむように変形し、筋交い２０は梁１８に対して外側へ倒れるように変位する。そうすると、筋交い２０に固定された筋交プレート部材７８も外側へ倒れるように変位し、さらに、筋交プレート部材７８に弾性部材８０を介して取り付けられる回動プレート部材７６は、外側へ回動する。これにより、筋交プレート部材７８と回動プレート部材７６の間に設けられた弾性部材８０には、剪断方向の力が作用し、弾性部材８０は剪断方向に変形する。弾性部材８０が変形すると、弾性部材８０には、元の形状に戻ろうとする復元力が発生する。この復元力により、筋交プレート部材７８と回動プレート部材７６の相対変位を抑えることで、固定金具２２が変形するのを抑制することができる。
【００５０】
このように、筋交い２０に筋交い２０を引張る方向の力が作用しても、筋交い２０を圧縮する方向の力が作用しても、弾性部材８０を剪断方向に変形させて構造部材１４と筋交い２０の相対変位を抑えるため、弾性部材８０の剪断方向の変形と復元力を調整することで、制振性能を制御することができる。
【００５１】
次に、本発明の第３実施形態に係る制振構造１０について図１１に従って説明する。
なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５２】
本実施形態では、弾性部材６６のゴム材料として、減衰性の高い高減衰ゴム（損失係数（ゴムに作用する応力とひずみの位相差をδとしたときにｔａｎ（δ）で表される）が０．１〜０．６）が使用されている。
【００５３】
ここで、高減衰ゴムの履歴復元力特性の一例を図１１のグラフ（横軸は水平変位δを示し、縦軸は水平荷重Ｑを示す）に示すが、高減衰ゴムが変形して復元する間に斜線部のエネルギーが高減衰ゴムによって吸収されることが分かる。つまり、弾性部材６６の材料として高減衰ゴムを使用することで、地震時の揺れによって発生した振動エネルギーを弾性部材６６が変形して効率よく吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に制振構造を示し、地震によって固定金具が変形した状態を示した断面部である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に制振構造を示し、地震によって構造部材等が揺れた状態を示した正面部である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る制振構造を示し、減衰装置等を示した拡大斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る制振構造を示し、減衰装置等を示した断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る制振構造を示した分解斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る制振構造を示した正面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る制振構造が採用された建物の概略正面図である。
【図８】Ａ）（Ｂ）本発明の第２実施形態に制振構造を示し、地震によって固定金具が変形した状態を示した断面部である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る制振構造を示し、減衰装置等を示した拡大斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る制振構造を示し、減衰装置等を示した断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る弾性部材の材料である高減衰ゴムの履歴復元力特性の一例をグラフで示す図面である。
【符号の説明】
【００５５】
１０      制振構造
１２      建物（構造物）
１４      構造部材
１６      柱（縦材）
１８      梁（横材）
２０      筋交い
２２      固定金具（固定部材）
６０      減衰装置（減衰手段）
６２      第１プレート部材
６４      第２プレート部材
６６      弾性部材
７０      減衰装置（減衰手段）
７２      基礎プレート部材
７６      回動プレート部材
７８      筋交プレート部材
８０      弾性部材
【図１】
0005403872.tif 000002
【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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【図８】
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【図９】
0005403872.tif 000010
【図１０】
0005403872.tif 000011
【図１１】
0005403872.tif 000012