(57)【要約】【課題】地震力や強風力などにより建築物に生じる振動が小さい場合や大きい場合であっても建築物に生じる振動を抑制することのできる制震装置を提供する。【解決手段】振動エネルギー吸収層２１，２２の振動吸収能力を超える外力が第１のダンパー連結部材１５および第２のダンパー連結部材１６を介して粘弾性ダンパー１７に作用したときに第１のプレート部１８の押出成形方向と直交する断面が方形状から平行四辺形状に塑性変形する複数の中空部２４を、第１のプレート部１８と一体に押出成形によって形成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の構造部材間に架設されて前記構造部材に作用する振動エネルギーを吸収する粘弾性ダンパーを備えてなる制震装置であって、前記振動エネルギーの作用方向と直交する断面が塑性変形して前記振動エネルギーを吸収する履歴ダンパー部を前記粘弾性ダンパーが有することを特徴とする制震装置。
【請求項２】
前記粘弾性ダンパーが該粘弾性ダンパーの架設方向に沿って矩形状に形成された第１のプレート部と、該第１のプレート部の表面上に形成された振動エネルギー吸収層の表面に前記第１のプレート部と平行に接着された第２のプレート部と、前記第１のプレート部の裏面上に形成された振動エネルギー吸収層の表面に前記第１のプレート部と平行に接着された第３のプレート部とを有し、前記履歴ダンパー部が前記第１のプレート部と前記第２のプレート部との間に形成されていると共に前記第１のプレート部と前記第３のプレート部との間に形成されていることを特徴とする請求項１記載の制震装置。
【請求項３】
前記第１のプレート部、前記第２のプレート部および前記第３のプレート部がアルミニウムまたはアルミニウム合金を押出成形して形成されているとともに、前記履歴ダンパー部が前記第１のプレート部または前記第２のプレート部と前記第３のプレート部に押出成形によって形成された複数の中空部により形成され、該中空部の押出成形方向と直交する断面が塑性変形することによって前記振動エネルギーが前記履歴ダンパー部により吸収されることを特徴とする請求項２記載の制震装置。
【請求項４】
前記第１のプレート部、前記第２のプレート部および前記第３のプレート部の長手方向一端部を連結する連結部を前記粘弾性ダンパーが有し、前記第１のプレート部または前記第２のプレート部と前記第３のプレート部を押出成形方向と直交する方向に変位させる飛び移り座屈機能を前記連結部が有することを特徴とする請求項３記載の制震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造戸建住宅などの建築物に用いられる制震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
木造戸建住宅などに用いられる制震装置には、粘弾性ダンパーを用いたものと履歴ダンパーを用いたものとがあり、これらのダンパーのうち粘弾性体の剪断変形により振動エネルギーを吸収する粘弾性ダンパーは、強風等によって住宅に生じる小さな揺れを低減して居住性等を高めることができるという利点がある反面、大きな地震力が加わると粘弾性体が破断し、ダンパーとしての機能が失われる虞がある。
【０００３】
一方、金属部材の塑性変形を利用して振動エネルギーを吸収する履歴ダンパーは、大地震時に部材の履歴減衰によって効果的に振動エネルギーを吸収し、揺れの低減化を図ることができるものの、強風等に起因する小さな揺れに対しては制震効果が低いという問題がある。
そこで、建築物に生じる小振幅から大振幅に至る様々な振動を低減可能な制震装置として、両端部が建物の骨組に接続される平板状鋼材または十字型鋼材からなる軸部材に、軸断面が大きい弾性部分と軸断面が小さい降伏部分とを形成するとともに、軸部材の表面と対向する表面を有する鋼管部材を軸部材の表面に相対変位自在に配設し、弾性部分における軸部材と鋼管部材との間に粘弾性体を介装したものが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０９６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたもののように、平板状鋼材または十字型鋼材からなる軸部材に軸断面が大きい弾性部分と軸断面が小さい降伏部分を形成すると、軸部材に形成された降伏部分は軸部材に大きな引張力が作用しない限り塑性変形しないのに対し、軸部材と鋼管部材との間に介装された粘弾性体は比較的小さな引張力や圧縮力でも変形する。このため、特許文献１に開示されたものでは、降伏部分が塑性変形を起こす振動エネルギーと粘弾性体が弾性変形を起こす振動エネルギーとの間に大きな差が生じるという問題があった。
【０００６】
また、軸部材の降伏部分は弾性部分よりも小さい断面積で軸部材に形成されているため、軸部材に大きな圧縮力が加わった場合には降伏部分が座屈を起こし、履歴ダンパーとして機能しない虞もあった。
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、地震力や強風力などにより建築物に生じる振動が小さい場合や大きい場合であっても建築物に生じる振動を抑制することのできる制震装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、建築物の構造部材間に架設されて前記構造部材に作用する振動エネルギーを吸収する粘弾性ダンパーを備えてなる制震装置であって、前記振動エネルギーの作用方向と直交する断面が塑性変形して前記振動エネルギーを吸収する履歴ダンパー部を前記粘弾性ダンパーが有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１記載の制震装置において、前記粘弾性ダンパーが該粘弾性ダンパーの架設方向に沿って矩形状に形成された第１のプレート部と、該第１のプレート部の表面上に形成された振動エネルギー吸収層の表面に前記第１のプレート部と平行に接着された第２のプレート部と、前記第１のプレート部の裏面上に形成された振動エネルギー吸収層の表面に前記第１のプレート部と平行に接着された第３のプレート部とを有し、前記履歴ダンパー部が前記第１のプレート部と前記第２のプレート部との間に形成されていると共に前記第１のプレート部と前記第３のプレート部との間に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項２記載の制震装置において、前記第１のプレート部、前記第２のプレート部および前記第３のプレート部がアルミニウムまたはアルミニウム合金を押出成形して形成されているとともに、前記履歴ダンパー部が前記第１のプレート部または前記第２のプレート部と前記第３のプレート部に押出成形によって形成された複数の中空部により形成され、該中空部の押出成形方向と直交する断面が塑性変形することによって前記振動エネルギーが前記履歴ダンパー部により吸収されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項３記載の制震装置において、前記第１のプレート部、前記第２のプレート部および前記第３のプレート部の長手方向一端部を連結する連結部を前記粘弾性ダンパーが有し、前記第１のプレート部または前記第２のプレート部と前記第３のプレート部を押出成形方向と直交する方向に変位させる飛び移り座屈機能を前記連結部が有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１〜３に係る発明によれば、地震力や強風力などにより建築物に生じる振動が比較的小さい場合は粘弾性ダンパーが機能し、建築物に生じる振動が比較的大きい場合は振動エネルギーの作用方向と直交する履歴ダンパー部の断面が塑性変形を起こして振動エネルギーを吸収するため、地震力や強風力などにより建築物に生じる振動が小さい場合や大きい場合であっても建築物に生じる振動を抑制することができる。
【００１２】
本発明の請求項４に係る発明によれば、連結部に飛び移り座屈が生じると、第１のプレート部または第２のプレート部が押出成形方向と直交する方向に速やかに変位し、これに伴って粘弾性ダンパーの振動エネルギー吸収層がプレート部の押出成形方向と直交する方向に大きく弾性変形するので、粘弾性ダンパーに作用する地震力等の外力を吸収して制震性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る制震装置の側面を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る制震装置の粘弾性ダンパーに引張方向または圧縮方向の外力が作用したときの状態を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る制震装置の粘弾性ダンパーに振動エネルギー吸収層の振動吸収能力を超える外力が作用したときの状態を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る制震装置の側面を示す図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る制震装置の粘弾性ダンパーに引張方向または圧縮方向の外力が作用したときの状態を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る制震装置の粘弾性ダンパーに振動エネルギー吸収層の振動吸収能力を超える外力が作用したときの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明に係る制震装置について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る制震装置の側面を示す図、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す図で、本発明の第１の実施形態に係る制震装置は、第１のダンパー連結部材１５、第２のダンパー連結部材１６および粘弾性ダンパー１７を備えている。
第１のダンパー連結部材１５は住宅の土台１１上に立設された二本の柱１２，１３のうち一方の柱１２と土台１１の上方に横架された梁等の横架材１４との仕口部に粘弾性ダンパー１７の一端部を連結するためのものであって、柱１２と横架材１４との仕口部から斜め下方に延出している。
【００１５】
第２のダンパー連結部材１６は土台１１と柱１３との仕口部に粘弾性ダンパー１７の一端部を連結するためのものであって、土台１１と柱１３との仕口部から斜め上方に延出している。
粘弾性ダンパー１７は第１のダンパー連結部材１５の先端部と第２のダンパー連結部材１６の先端部との間に介装されるものであって、図２に示すように、第１のプレート部１８、第２のプレート部１９および第３のプレート部２０を備えている。
【００１６】
第１のプレート部１８は第１のダンパー連結部材１５および第２のダンパー連結部材１６の延出方向に沿って長方形状に形成され、第２のダンパー連結部材１６の先端部に連結されている。また、この第１のプレート部１８は粘弾性材からなる一定厚さの振動エネルギー吸収層２１，２２を有し、これらの振動エネルギー吸収層２１，２２は第１のプレート部１８の表面と裏面に形成されている。
【００１７】
第２のプレート部１９は第１のダンパー連結部材１５および第２のダンパー連結部材１６の延出方向に沿って長方形状に形成され、第１のダンパー連結部材１５の先端部に連結されている。また、この第２のプレート部１９は振動エネルギー吸収層２１，２２のうち第１のプレート部１８の表面側に形成された振動エネルギー吸収層２１の表面上に第１のプレート部１８と平行に接着されている。
【００１８】
第３のプレート部２０は第１のダンパー連結部材１５および第２のダンパー連結部材１６の延出方向に沿って長方形状に形成され、第１のダンパー連結部材１５の先端部に連結されている。また、この第３のプレート部２０は振動エネルギー吸収層２１，２２のうち第１のプレート部１８の裏面側に形成された振動エネルギー吸収層２２の表面上に第１のプレート部１８と平行に接着されている。
【００１９】
第１のプレート部１８、第２のプレート部１９および第３のプレート部２０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を押出成形して形成されている。また、これらのプレート部１８〜２０は第１のプレート部１８と一体に押出成形によって形成された連結部２３により第１のダンパー連結部材１５の先端側または第２のダンパー連結部材１６の先端側で連結されている。
【００２０】
連結部２３は第１のプレート部１８の押出成形方向と直交する断面が円弧状に形成され、第１のダンパー連結部材１５を介して第１のプレート部１８に外力が作用したときに第１のプレート部１８を第１のプレート部１８の押出成形方向と直交する方向に変位させる飛び移り座屈機能を有している。
第１のプレート部１８は第１のプレート部１８と一体に押出成形によって形成された複数の中空部２４を有し、これらの中空部２４は履歴ダンパー部を形成している。また、中空部２４は振動エネルギー吸収層２１と振動エネルギー吸収層２２との間に形成された中間プレート部２５の両側に複数個ずつ形成され、第１のプレート部１８の押出成形方向と直交する断面が長方形状をなしている。
【００２１】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る制震装置の粘弾性ダンパーに引張方向または圧縮方向の外力が作用したときの状態を示す図である。また、図４は本発明の第１の実施形態に係る制震装置の粘弾性ダンパーに振動エネルギー吸収層の振動吸収能力を超える外力が作用したときの状態を示す図で、以下、図３および図４を参照して本発明の第１の実施形態に係る制震装置の作用効果について説明する。
【００２２】
第１の実施形態に係る制震装置の粘弾性ダンパー１７に引張方向または圧縮方向の外力が第１のダンパー連結部材１５および第２のダンパー連結部材１６を介して作用すると、図３に示すような飛び移り座屈が連結部２３に生じる。そして、連結部２３に生じた飛び移り座屈によって第１のプレート部１８がその押出成形方向と直交する方向に速やかに変位し、これに伴って粘弾性ダンパー１７の振動エネルギー吸収層２１，２２が第１のプレート部１８の押出成形方向と直交する方向に大きく弾性変形するので、第１のダンパー連結部材１５および第２のダンパー連結部材１６を介して粘弾性ダンパー１７に作用する地震力等の外力を吸収して制震性能の向上を図ることができる。
【００２３】
また、第１のダンパー連結部材１５および第２のダンパー連結部材１６を介して粘弾性ダンパー１７の第１のプレート部１８に振動エネルギー吸収層２１，２２の振動吸収能力を超える外力が作用すると、図４に示すように、第１のプレート部１８に形成された中空部２４の断面が長方形状から平行四辺形状に塑性変形する。
したがって、上述した第１の実施形態では、地震力や強風力などにより建築物に生じる振動が比較的小さい場合は粘弾性ダンパー１７が機能し、建築物に生じる振動が比較的大きい場合は履歴ダンパー部としての中空部２４の、振動エネルギーの作用方向と直交する断面が長方形状から平行四辺形状に塑性変形して振動エネルギーを吸収するため、地震力や強風力などにより建築物に生じる振動が小さい場合や大きい場合であっても建築物に生じる振動を抑制することができる。
【００２４】
また、粘弾性ダンパー１７に圧縮力が加わった場合でも履歴ダンパーとして機能する中空部２４が座屈を起こすようなことがないので、大地震時に過大な外力が作用してもダンパー機能を失うことなく住宅の揺れを抑えることができる。
図５は本発明の第２の実施形態に係る制震装置の側面を示す図、図６は図５のＢ−Ｂ断面を示す図で、本発明の第２の実施形態に係る制震装置は、第１のダンパー連結部材１５、第２のダンパー連結部材１６および粘弾性ダンパー１７を備えている。
【００２５】
第１のダンパー連結部材１５は住宅の土台１１上に立設された二本の柱１２，１３のうち一方の柱１２と土台１１の上方に横架された梁等の横架材１４との仕口部に粘弾性ダンパー１７の一端部を連結するためのものであって、柱１２と横架材１４との仕口部から斜め下方に延出している。
第２のダンパー連結部材１６は土台１１と柱１３との仕口部に粘弾性ダンパー１７の一端部を連結するためのものであって、土台１１と柱１３との仕口部から斜め上方に延出している。
【００２６】
粘弾性ダンパー１７は第１のダンパー連結部材１５の先端部と第２のダンパー連結部材１６の先端部との間に介装されるものであって、図６に示すように、第１のプレート部１８、第２のプレート部１９および第３のプレート部２０を備えている。
第１のプレート部１８は第１のダンパー連結部材１５および第２のダンパー連結部材１６の延出方向に沿って長方形状に形成され、第１のダンパー連結部材１５の先端部に連結されている。また、この第１のプレート部１８は粘弾性材からなる一定厚さの振動エネルギー吸収層２１，２２を有し、これらの振動エネルギー吸収層２１，２２は第１のプレート部１８の表面と裏面に形成されている。
【００２７】
第２のプレート部１９は第１のダンパー連結部材１５および第２のダンパー連結部材１６の延出方向に沿って長方形状に形成され、第２のダンパー連結部材１６の先端部に連結されている。また、この第２のプレート部１９は振動エネルギー吸収層２１，２２のうち第１のプレート部１８の表面側に形成された振動エネルギー吸収層２１の表面上に第１のプレート部１８と平行に接着されている。
【００２８】
第３のプレート部２０は第１のダンパー連結部材１５および第２のダンパー連結部材１６の延出方向に沿って長方形状に形成され、第２のダンパー連結部材１６の先端部に連結されている。また、この第３のプレート部２０は振動エネルギー吸収層２１，２２のうち第１のプレート部１８の裏面側に形成された振動エネルギー吸収層２２の表面上に第１のプレート部１８と平行に接着されている。
【００２９】
第１のプレート部１８、第２のプレート部１９および第３のプレート部２０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を押出成形して形成されている。また、これらのプレート部１８〜２０は第１のプレート部１８と一体に押出成形によって形成された連結部２３により第１のダンパー連結部材１５の先端側または第２のダンパー連結部材１６の先端側で連結されている。
【００３０】
連結部２３は第１のプレート部１８の押出成形方向と直交する断面が円弧状に形成され、第１のダンパー連結部材１５を介して第１のプレート部１８に外力が作用したときに第１のプレート部１８を第１のプレート部１８の押出成形方向と直交する方向に変位させる飛び移り座屈機能を有している。
第２のプレート部１９は第２のプレート部１９と一体に押出成形によって形成された複数の中空部２６を有し、これらの中空部２６は履歴ダンパー部を形成している。また、中空部２６は振動エネルギー吸収層２１が接着される側の表面と反対側に形成され、第２のプレート部１９の押出成形方向と直交する断面が正方形状をなしている。
【００３１】
第３のプレート部２０は第３のプレート部２０と一体に押出成形によって形成された複数の中空部２７を有し、これらの中空部２７は履歴ダンパー部を形成している。また、中空部２７は振動エネルギー吸収層２２が接着される側の表面と反対側に形成され、第３のプレート部２０の押出成形方向と直交する断面が正方形状をなしている。
図７は、本発明の第２の実施形態に係る制震装置の粘弾性ダンパーに引張方向または圧縮方向の外力が作用したときの状態を示す図である。また、図８は本発明の第２の実施形態に係る制震装置の粘弾性ダンパーに振動エネルギー吸収層の振動吸収能力を超える外力が作用したときの状態を示す図で、以下、図７および図８を参照して本発明の第２の実施形態に係る制震装置の作用効果について説明する。
【００３２】
第２の実施形態に係る制震装置の粘弾性ダンパー１７に引張方向または圧縮方向の外力が第１のダンパー連結部材１５および第２のダンパー連結部材１６を介して作用すると、図７に示すような飛び移り座屈が連結部２３に生じる。そして、連結部２３に生じた飛び移り座屈によって第１のプレート部１８がその押出成形方向と直交する方向に速やかに変位し、これに伴って粘弾性ダンパー１７の振動エネルギー吸収層２１，２２が第１のプレート部１８の押出成形方向と直交する方向に大きく弾性変形するので、第１のダンパー連結部材１５および第２のダンパー連結部材１６を介して粘弾性ダンパー１７に作用する地震力等の外力を吸収して制震性能の向上を図ることができる。
【００３３】
また、第１のダンパー連結部材１５および第２のダンパー連結部材１６を介して粘弾性ダンパー１７の第２のプレート部１９と第３のプレート部２０に振動エネルギー吸収層２１，２２の振動吸収能力を超える外力が作用すると、図８に示すように、第２のプレート部１９と第３のプレート部２０に形成された中空部２６，２７の断面が正方形状から平行四辺形状に塑性変形する。
【００３４】
上述した第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、地震力や強風力などにより建築物に生じる振動が比較的小さい場合は粘弾性ダンパー１７が機能し、建築物に生じる振動が比較的大きい場合は履歴ダンパー部としての中空部２６，２７の、振動エネルギーの作用方向と直交する断面が長方形状から平行四辺形状に塑性変形して振動エネルギーを吸収するため、地震力や強風力などにより建築物に生じる振動が小さい場合や大きい場合であっても建築物に生じる振動を抑制することができる。
【００３５】
また、粘弾性ダンパー１７に圧縮力が加わった場合でも履歴ダンパーとして機能する中空部２４が座屈を起こすようなことがないので、大地震時に過大な外力が作用してもダンパー機能を失うことなく住宅の揺れを抑えることができる。
なお、上述した第１の実施形態と第２の実施形態では、第１のプレート部１８が第１のダンパー連結部材１５の先端部に連結され、第２のプレート部１９と第３のプレート部２０が第２のダンパー連結部材１６の先端部に連結されるものを例示したが、第１のダンパー連結部材１５の先端部に第２のプレート部１９と第３のプレート部２０が連結され、第２のダンパー連結部材１９の先端部に第１のプレート部１８が連結されてもよい。
【００３６】
また、上述した第１の実施形態と第２の実施形態では、第１のプレート部１８、第２のプレート部１９および第３のプレート部２０が第１のプレート部１８と一体に押出成形によって形成された連結部２３により第１のダンパー連結部材１５の先端側で連結されるものを例示したが、第２のダンパー連結部材１６の先端側で連結されてもよい。
また、上述した第１の実施形態と第２の実施形態では、粘弾性ダンパー１７のプレート部１８，１９，２０として、アルミニウムまたはアルミニウム合金を押出成形して形成されたものを例示したが、アルミニウムまたはアルミニウム合金以外の材料（例えば樹脂など）を押出成形して粘弾性ダンパー１７のプレート部１８，１９，２０を形成してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１１…土台
１２，１３…柱
１４…横架材
１５…第１のダンパー連結部材
１６…第２のダンパー連結部材
１７…粘弾性ダンパー
１８…第１のプレート部
１９…第２のプレート部
２０…第３のプレート部
２１，２２…振動エネルギー吸収層
２３…連結部
２４，２６，２７…中空部（履歴ダンパー部）
【図１】
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【図２】
2011236686.tif 000004
【図３】
2011236686.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2011236686.tif 000008
【図７】
2011236686.tif 000009
【図８】
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