(57)【要約】【課題】  小変形時から大変形時まで安定した減衰効果を発揮でき、かつ粘弾性体にねじりが生じて損傷することが防止できるハイブリット構造の制震装置を提供する。【解決手段】  建物における震動で相対変位する一方および他方の部分３，４にそれぞれ取付けられる第１および第２の躯体側部材８，９を有する。第１および第２の躯体側部材８，９間に、粘弾性ダンパー機構Ａと摩擦ダンパー機構Ｂとを設ける。粘弾性ダンパー機構Ａは、複数の相対変位部材となる中央プレート５と前後プレート６，６との間に粘弾性体７，７を接着して介在させる。前記粘弾性ダンパー機構Ａの相対変位部材の相互の回転を抑制する回転抑制機構１５を設ける。この回転抑制機構１５は、例えば係合片１５ａで構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物における震動で相対変位する一方および他方の部分にそれぞれ取付けられる第１および第２の躯体側部材と、
これら第１および第２の躯体側部材にそれぞれ設けられた複数の相対変位部材、並びにこれら複数の相対変位部材の間に介在して取付けられた粘弾性体を有し、この粘弾性体の変形により前記第１の躯体側部材と第２の躯体側部材との相対変位を許容する粘弾性ダンパー機構と、
前記第１および第２の躯体側部材の間に設けられて互いに摩擦接触する複数の接触部材を有しこの接触部材間の最大静止摩擦力を超える外力が作用すると前記複数の接触部材の相対移動を許容し第１の躯体側部材と第２の躯体側部材の相対変位に対して前記粘弾性ダンパー機構の前記複数の相対変位部材の間の変位を緩和する摩擦ダンパー機構
とを備えた制震装置において、
前記粘弾性ダンパー機構の前記相対変位部材の相互の回転を抑制する回転抑制機構を設けたことを特徴とする制震装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制震装置において、前記回転抑制機構が、前記粘弾性ダンパー機構における前記複数の相対変位部材のうちのいずれかに設けられて、前記複数の相対変位部材のうちの他の相対変位部材に係合する係合片、または前記第１または第２の躯体側部材に設けられて前記粘弾性ダンパー機構におけるいずれかの相対変位部材に係合する係合片である制震装置。
【請求項３】
請求項２に記載の制震装置において、互いに隙間を介して対面し一端で互いに結合された一対の前後プレートと、これら前後プレートの前記隙間に介在した中央プレートと、この中央プレートの両面と前記両前後プレートとの隙間にそれぞれ介在して前記中央プレートと前記前後プレートとに固定された複数の粘弾性体とを有し、
前記中央プレートおよび前記一対の前後プレートは、前記第１および第２の躯体側部材にそれぞれ摩擦接触してこれら中央プレートおよび前後プレートまたは第１および第２の躯体側部材に設けられた長孔に挿通されたボルトにより前記第１および第２の躯体側部材に結合され、
前記中央プレートおよび前記一対の前後プレートが、前記摩擦ダンパー機構における前記接触部材と前記粘弾性ダンパー機構における前記相対変位部材とを兼ね、
前記回転抑制機構は、前記中央プレートに設けられて前記前後プレートに係合する係合片により構成され、または前記第１または第２の躯体側部材にそれぞれ設けられて前記中央プレートおよび前記一対の前後プレートに係合する係合片により構成される、
制震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、住宅等の建物に適用され地震等の外力による震動を減衰させる制震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物の柱と横架材とで構成される軸組フレーム内に設ける制震装置として、粘弾性ダンパーが一般的に用いられている。しかし、粘弾性ダンパーで吸収できるエネルギーを超えた負荷が加わると、粘弾性ダンパーが損傷する恐れがある。このような問題を解消するものとして、摩擦接触により制震機能を果たす摩擦ダンパーを粘弾性ダンパーと併用し、過大な負荷が作用した場合に摩擦ダンパーを機能させ、粘弾性ダンパーを保護するハイブリット構造のものが提案されている（例えば、特許文献１〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２４５２５８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３２１５号公報
【特許文献３】特開２００６−２５７６７４号公報
【特許文献４】特開２００９−２５０３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のハイブリット構造の制震装置は、粘弾性ダンパーにおける粘弾性体にねじりを与える力が作用し、粘弾性体を損傷させるという問題点がある。
【０００５】
この発明の目的は、小変形時から大変形時まで安定した減衰効果を発揮でき、かつ粘弾性体にねじりが生じて損傷することが防止できるハイブリット構造の制震装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の制震装置は、建物における震動で相対変位する一方および他方の部分にそれぞれ取付けられる第１および第２の躯体側部材と、
これら第１および第２の躯体側部材にそれぞれ設けられた複数の相対変位部材、並びにこれら複数の相対変位部材の間に介在して取付けられた粘弾性体を有し、この粘弾性体の変形により前記第１の躯体側部材と第２の躯体側部材との相対変位を許容する粘弾性ダンパー機構と、
前記第１および第２の躯体側部材の間に設けられて互いに摩擦接触する複数の接触部材を有しこの接触部材間の最大静止摩擦力を超える外力が作用すると前記複数の接触部材の相対移動を許容し第１の躯体側部材と第２の躯体側部材の相対変位に対して前記粘弾性ダンパー機構の前記複数の相対変位部材の間の変位を緩和する摩擦ダンパー機構
とを備えた制震装置において、
前記粘弾性ダンパー機構の前記相対変位部材の相互の回転を抑制する回転抑制機構を設けたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によると、常時は、地震等により建物が変形して第１の躯体側部材と第２の躯体側部材との間に外力が作用したときに、前記粘弾性ダンパー機構の前記粘弾性体がせん断変形することで震動エネルギーを吸収し、制震効果を発揮する。すなわち、前記摩擦ダンパー機構は、接触部材間の最大静止摩擦力を超える外力が作用するまでは、接触部材間に相対的な動作は生じない。そのため、第１の躯体側部材と第２の躯体側部材との間に外力が作用すると、第１の躯体側部材と、第２の躯体側部材とにそれぞれ設けられた相対変位部材の間に介在した粘弾性体にその外力が伝わり、粘弾性体がせん断変形することで、第１の躯体側部材と第２の躯体側部材との相対移動を許容する。この粘弾性体のせん断変形により、粘弾性ダンパーとして機能し、震動エネルギーが吸収される。なお、第１および第２の躯体側部材は、地震等により作用する水平方向力等の主な外力が前記粘弾性体にせん断力して伝わるように取付けておく。建物の通常の地震等による小変形時は、この粘弾性体のせん断変形で吸収される。
【０００８】
建物の変形が大きくなったり，応答速度が大きくなることで粘弾性体の抵抗力が摩擦ダンパー機構の接触部材間の静止摩擦力を超えることにより、互いに摩擦接触する接触部材間に相対移動が生じる。これにより前記粘弾性体に過大な変形が作用することが回避され、過大な変形による粘弾性体の損傷が保護されると共に、摩擦接触しながらの相対移動により摩擦減衰作用が生じる。すなわち摩擦ダンパーとして機能する。
このように粘弾性ダンパー機構と摩擦ダンパー機構とを併用したため、小変形時から大変形時まで安定した減衰効果を発揮できる。
【０００９】
また、地震動によっては、第１の躯体側部材と第２の躯体側部材の間に、相互に傾斜させる動作、つまり相対的な回転を生じる力が作用することがある。この回転動作が前記粘弾性部材に作用すると、粘弾性部材にねじりを与える力が作用し、粘弾性体を損傷させる恐れがある。これにつき、この発明は、前記粘弾性ダンパー機構の前記相対変位部材の相互の回転を抑制する回転抑制機構を設けたため、第１の躯体側部材と第２の躯体側部材の間に相互に傾斜させる動作が生じても、粘弾性部材にねじりを与える力が作用することが抑制され、粘弾性部材のねじれによる損傷が防止される。
【００１０】
この発明において、前記回転抑制機構が、前記粘弾性ダンパー機構における前記複数の相対変位部材のうちのいずれかに設けられて、前記複数の相対変位部材のうちの他の相対変位部材に係合する係合片、または前記第１または第２の躯体側部材に設けられて前記粘弾性ダンパー機構におけるいずれかの相対変位部材に係合する係合片であっても良い。前記係合片は、第１または第２の躯体側部材に取付けたものであっても、第１または第２の躯体側部材に形成した切り起こし片等の曲げ片であっても良い。
このように回転抑制機構を係合片とした場合、簡単な構成で、粘弾性部材にねじりを与える力が作用することを防止できる。
【００１１】
この発明において、互いに隙間を介して対面し一端で互いに結合された一対の前後プレートと、これら前後プレートの前記隙間に介在した中央プレートと、この中央プレートの両面と前記両前後プレートとの隙間にそれぞれ介在して前記中央プレートと前記前後プレートとに固定された複数の粘弾性体とを有し、
前記中央プレートおよび前記一対の前後プレートは、前記第１および第２の躯体側部材にそれぞれ摩擦接触してこれら中央プレートおよび前後プレートまたは第１および第２の躯体側部材に設けられた長孔に挿通されたボルトにより前記第１および第２の躯体側部材に結合され、
前記中央プレートおよび前記一対の前後プレートが前記摩擦ダンパー機構における前記接触部材と前記粘弾性ダンパー機構における前記相対変位部材とを兼ね、
前記回転抑制機構は、前記中央プレートに設けられて前記前後プレートに係合する係合片により構成され、または前記第１または第２の躯体側部材にそれぞれ設けられて前記中央プレートおよび前記一対の前後プレートに係合する係合片によりが構成されるようにしても良い。
【００１２】
この構成の場合、粘弾性ダンパー機構が、摩擦ダンパー機構を介して躯体側部材に取付られることになり、摩擦ダンパー機構による粘弾性ダンパー機構の保護が行い易い。またこの構成の場合、回転抑制機構を係合片としたため、簡単な構成で、粘弾性部材にねじりを与える力が作用することを防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の制震装置は、建物における震動で相対変位する一方および他方の部分にそれぞれ取付けられる第１および第２の躯体側部材と、これら第１および第２の躯体側部材にそれぞれ設けられた複数の相対変位部材、並びにこれら複数の相対変位部材の間に介在して取付けられた粘弾性体を有し、この粘弾性体の変形により前記第１の躯体側部材と第２の躯体側部材との相対変位を許容する粘弾性ダンパー機構と、前記第１および第２の躯体側部材の間に設けられて互いに摩擦接触する複数の接触部材を有しこの接触部材間の最大静止摩擦力を超える外力が作用すると前記複数の接触部材の相対移動を許容し第１の躯体側部材と第２の躯体側部材の相対変位に対して前記粘弾性ダンパー機構の前記複数の相対変位部材の間の変位を緩和する摩擦ダンパー機構とを備えた制震装置において、前記粘弾性ダンパー機構の前記相対変位部材の相互の回転を抑制する回転抑制機構を設けたため、小変形時から大変形時まで安定した減衰効果を発揮でき、かつ粘弾性体にねじりが生じて損傷することが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第１実施形態の制震装置を示すもので、図（イ）は正面図、図（ロ）は側面図である。
【図２】図（イ）は粘弾性ダンパー機構を示す正面図、図（ロ）は粘弾性ダンパー機構と躯体側部材とを分離状態にして示す側面図である。
【図３】同制震装置の大変位時の作動状態を示す正面図である。
【図４】同制震装置の傾き時の作動状態を示す正面図である。
【図５】制震装置が適用された制震パネルの正面図である。
【図６】同制震フレームのせん断変形および曲げ変形の説明図である。
【図７】同制震フレームの最大変形を示す説明図である。
【図８】他の実施形態を示すもので、図（イ）は正面図、図（ロ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この制震装置１は、住宅等の建物に用いられて地震等の外力による震動を減衰させる装置であって、図５に示すような建物用の制震パネル２用の制震装置として構成した場合のものである。制震パネル２は、階上側に一体化され、階上側から階下側に垂れ下がる上剛体３と、階下側に一体化され、階下側から階上側に立ち上がる下剛体４とを備え、パネル２の高さ方向の中間部位置において上剛体３の下端部と下剛体４の上端部とを制震装置１を介して連結したものである。震動によって建物に層間変位を生じると、上下の剛体３，４が左右方向に相対変位をして制震装置１がエネルギーを吸収し、制震作用を行うようになされている。前記上下の剛体３，４が、請求項１で言う「建物における震動で相対変位する一方および他方の部分」である。
【００１６】
制震装置１は、図１及び図２に示すように、中央プレート５と一対の前後プレート６，６が面部を向き合わせるように前後方向に配列されると共に、これら中央プレート５と前後プレート６，６間に粘弾性体７，７が接着状態に介在している。一対の前後プレート６，６は、下端で互いに一体化されている。これら中央プレート５、前後プレート６，６、および粘弾性体７，７により、粘弾性ダンパー機構Ａが構成される。中央プレート５と前後の第１プレート６，６とが左右方向に相対変位を行うと、各粘弾性体７，７がせん断変形をしてエネルギーを吸収する。前記中央プレート５および前後プレート６，６は、請求項で言う「相対変位部材」である。
【００１７】
摩擦ダンパー機構Ｂは、次のように構成される。前記粘弾性ダンパー機構Ａの中央プレート５に対応して、プレートからなる第１の躯体側部材８が備えられ、この躯体側部材８は、溶接などにより上剛体３に一体的に取り付けられている。
また、粘弾性ダンパー機構Ａの前後プレート６，６に対応して、プレートからなる第２の躯体側部材９が備えられ、この躯体側部材が溶接などにより下剛体４に一体的に取り付けられている。
【００１８】
前記中央プレート５および前後プレート６，６は、前述のように粘弾性ダンパー機構Ａにおける相対変位部材となるが、これら中央プレート５および前後プレート６，６は、摩擦ダンパー機構Ｂにおける、第１，第２の躯体側部材８，９にそれぞれ摩擦接触する接触部材を兼ねる。また、第１，第２の躯体側部材８，９は、中央プレート５および前後プレート６，６に摩擦接触する相手側の接触部材となる。
【００１９】
中央プレート５と第１の躯体側部材８とは重なり状態にされ、この重なり部分において、中央プレート５には、左右方向に延びる貫通した複数の長孔１０，１０が設けられると共に、第１の躯体側部材８には複数のボルト１１，１１が溶接などで一体化されて設けられ、各ボルト１１の軸部１１ａは、長孔１０に通され、各軸部１１ａには抜止め用のナット１２が螺合されている。ナット１２は、軸部１１ａが長孔１０から抜け出てしまうのを阻止するもので、中央第１プレート５と第１の躯体側部材８とを摩擦接合状態にしているものではない。
【００２０】
前後プレート６，６と第２の躯体側部材９についても、重なり状態にされ、この重なり部分において、前後プレート６，６には、左右方向に延びる貫通した複数の長孔１０，１０が設けられると共に、第２の躯体側部材９には複数のボルト１１，１１が溶接などで一体化されて設けられ、各ボルト１１の軸部１１ａは、長孔１０に通され、各軸部１１ａには抜止め用のナット１２が螺合されている。このナット１２も、軸部１１ａが長孔１０から抜け出てしまうのを阻止するもので、前後の第１プレート５と第２の躯体側部材９とを摩擦接合状態にしているものではない。
【００２１】
回転抑制機構１５につき説明する。中央プレート５には、前後プレート６の上縁に沿って左右方向に並ぶ複数の係合片１５ａが設けられている。これら係合片１５ａは、前後プレート６の上方に僅かな隙間を介して設けられていて、中央プレート５と前後プレート６とが相対回転すると、前後プレート６の上縁に係合してこの相対回転を抑制する回転抑制機構１５を構成する。係合片１５ａは、一つとして前後プレート６の上縁に沿って左右方向に延びるように設けても良い。これら係合片１５ａは、中央プレート５に設けられた切り起こし片であっても良く、また中央プレート５に断面Ｌ形部材の折り曲げ板（図示せず）を固定してその立ち片部分を前記係合片１５ａとしても良い。
【００２２】
この構成によると、常時は、地震等により建物が変形して第１の躯体側部材８と第２の躯体側部材９との間に左右方向の外力が作用したときに、前記粘弾性ダンパー機構Ａの粘弾性体５がせん断変形することで震動エネルギーを吸収し、制震効果を発揮する。すなわち、摩擦ダンパー機構Ｂは、それぞれ接触部材である中央プレート５と第１の躯体側部材８間、および前後プレート６と第２の躯体側部材９間の最大静止摩擦力を超える外力が作用するまでは、接触部材間に相対的な動作は生じない。そのため、第１の躯体側部材８と第２の躯体側部材９との間に外力が作用すると、第１の躯体側部材８と第２の躯体側部材９とにそれぞれ摩擦接触で保持された中央プレート５と前後プレート６間に介在する粘弾性体７にその外力が伝わり、粘弾性体７がせん断変形することで、第１の躯体側部材８と第２の躯体側部材９との相対移動を許容する。この粘弾性体７のせん断変形により、粘弾性ダンパーＡとして機能し、震動エネルギーが吸収される。建物の通常の地震等による小変形時は、この粘弾性体７のせん断変形で吸収される。
【００２３】
建物の変形が大きくなったり，応答速度が大きくなって粘弾性体７の抵抗力が摩擦ダンパー機構Ａの接触部材間の静止摩擦力を超えると、互いに摩擦接触する接触部材間、つまり中央プレート５と第１の躯体側部材８間、および前後プレート６と第２の躯体側部材９間に図３のように相対移動が生じる。なお、この相対移動は、ボルト１１の軸部１１ａが長孔１０内を移動可能な構成により許容されている。これにより粘弾性体７に過大な変形が作用することが回避され、過大な変形による粘弾性体７の損傷が保護されると共に、摩擦接触しながらの相対移動により摩擦減衰作用が生じる。すなわち摩擦ダンパーＢとして機能する。そのため、小変形時から大変形時まで安定した減衰効果を発揮できる。
【００２４】
地震動によっては、第１の躯体側部材８と第２の躯体側部材９の間に、相互に傾斜させる動作、つまり相対的な回転を生じる力が作用することがある。この回転動作がそのまま前記粘弾性体７に作用すると、粘弾性体７にねじりを与える力が作用し、粘弾性体７を損傷させる恐れがある。その損傷防止が回転抑制機構１５により行われる。すなわち、粘弾性ダンパーＡの相対変位部材である中央プレート５と前後プレート６とに相対的な傾きが生じると、図４に示すように、中央プレート５の係合片１５に前後プレート６の上縁が係合し、中央プレート５と前後プレート６との相対的な傾きが阻止される。このため、粘弾性体７にねじりを与える力が作用することが抑制され、粘弾性体７のねじれによる損傷が防止される。また、そのため粘弾性体６に原点回帰性を持たせることができる。
【００２５】
上記の相対的な回転を生じる力が作用する理由を説明する。上記構成の制震フレーム２に地震等の外力が加わったときの変形を図６に示す。図６（Ａ）に示す制震フレーム２に外力が加わったときの変形は、図６（Ｂ）に示すせん断変形だけでなく、図６（Ｃ）に示すように曲げ変形が加わった混成の変形となる。例えば、せん断変形時の上部での水平方向への変形量δ1 は、曲げ変形時の上部での水平方向への変形量δ2 とは異なる。また、制震フレーム２０の大変形時には、図７に示すように水平方向の変形量δ3 だけでなく、上下方向の変形量ｈo も大きくなる。なお、この場合の上下方向の変形量ｈo は、制震フレーム２０の高さをＨP 、最大層間変形角をθとしたとき、次式
ｈo ＝ＨP （１−ｃｏｓθ）………（１）
で与えられる。
【００２６】
このように生じる第１の躯体側部材８と第２の躯体側部材９の間の相対的な傾きによる粘弾性体７のねじり変形が上記のように緩和され、粘弾性体７のねじれによる損傷が防止される。
【００２７】
図８は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図１〜図４に示す第１の実施形態において、回転抑制機構１５を構成する係合片１５ａを、第１の躯体側部材８および第２の躯体側部材９に設け、中央プレート５の上縁および前後プレート６，６の下縁に接するように配置している。具体的には、係合片１５ａは、中央プレート５の上縁および前後プレート６，６の下縁に対して僅かな隙間を介して配置され、第１の躯体側部材８と第２の躯体側部材９との間に相対的な回転が生じると、上下の係合片１５ａと中央プレート５の上縁および前後プレート６，６の下縁とがそれぞれ接するように設けている。中央プレート５および前後プレート６，６に設ける長孔１０は、幅方向の１箇所としている。その他の構成は、図１〜図４に示す第１の実施形態と同様である。
【００２８】
この構成の場合、地震動によって第１の躯体側部材８と第２の躯体側部材９の間に相対的な回転を生じさせる力が作用した場合、上下の係合片１５ａが中央プレート５の上縁および前後プレート６の下縁とそれぞれ接することで、中央プレート５の回転と前後プレート６の回転が阻止される。これら中央プレート５と前後プレート６のいずれもが回転阻止されることで、中央プレート５と前後プレート６との相対回転が阻止され、粘弾性体７にねじり変形が生じることが防止され、粘弾性体７のねじれによる損傷が防止される。
【００２９】
なお、上記各実施形態では、粘弾性ダンパー機構Ａを中央プレートと前後プレートとで構成したが、この発明は、図示の粘弾性ダンパー機構Ａや摩擦ダンパー機構Ｂに限らず、種々の構成の粘弾性ダンパー機構および摩擦ダンパー機構を併用した制震装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１…制震装置
２…制震パネル
３…上剛体（一方の部材）
４…下剛体（他方の部材）
５…中央プレート（相対変位部材）（接触部材）
６…前後プレート（相対変位部材）（接触部材）
７…粘弾性体
８…第１の躯体側部材（接触部材）
９…第２の躯体側部材（接触部材）
１０…長孔
１１…ボルト
１１ａ…軸部
１５…回転抑制機構
１５ａ…係合片
Ａ…粘弾性ダンパー機構
Ｂ…摩擦ダンパー機構
【図１】
2014181519.tif 000003
【図２】
2014181519.tif 000004
【図３】
2014181519.tif 000005
【図４】
2014181519.tif 000006
【図５】
2014181519.tif 000007
【図６】
2014181519.tif 000008
【図７】
2014181519.tif 000009
【図８】
2014181519.tif 000010