(57)【要約】【課題】架構の剛性の増大を抑えつつ、架構の耐震性を向上させることができる。【解決手段】制振壁５０を構成する縦材３０及び横材４０は、長手方向の端部３０Ａ，４０Ａが架構１１に設けられたガセットプレート６０との連結部位３７，３９において回転自在に連結されると共に、縦材３０と横材４０とが交差する連結部位３５において回転自在に連結されている。よって、架構１１に制振壁５０を設けても、架構１１の剛性は増大しない、又は殆ど増大しない。架構１１が水平方向に変位すると縦材３０と横材４０との連結部位３５において、縦材３０と横材４０とが相対的に回転することで、連結部位３５に設けられた鋼管が塑性変形して回転エネルギーを吸収し制振する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
架構内に上下方向に沿って配置され、一つ又は左右方向に並べられた縦材と、
前記架構内に左右方向に配置され、前記縦材と回転自在に連結された一つ又は上下方向に並べられた横材と、
前記縦材及び前記横材の少なくとも一方の両端部を前記架構に回転自在に連結する連結部材と、
前記縦材と前記横材との連結部位における回転エネルギーを吸収するエネルギー吸収手段と、
を備える制振要素。
【請求項２】
架構内に上下方向に沿って配置され、一つ又は左右方向に並べられた縦材と、
前記縦材の両端部を前記架構に回転自在に連結する連結部材と、
前記縦材と前記連結部材との連結部位における回転エネルギーを吸収するエネルギー吸収手段と、
を備える制振要素。
【請求項３】
架構内に左右方向に沿って配置され、一つ又は上下方向に並べられた横材と、
前記横材の両端部を前記架構に回転自在に連結する連結部材と、
前記横材と前記連結部材との連結部位における回転エネルギーを吸収するエネルギー吸収手段と、
を備える制振要素。
【請求項４】
前記エネルギー吸収手段は、
両者の摩擦接合による摩擦力によってエネルギー吸収する、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の制振要素。
【請求項５】
前記エネルギー吸収手段は、
両者に接合された変形部材の塑性変形によってエネルギー吸収する、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の制振要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、地震時に構造物に入力されるエネルギーを塑性変形による履歴エネルギーとして吸収する鋼製耐震壁に関する技術が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、多数の透孔を略格子状に設けた鋼板を板材で挟んで固定した制震壁に関する技術が開示されている。
【０００４】
しかし、このような耐震壁や制震壁は、壁自体が塑性変形することによってエネルギーを吸収し減衰力を得るので、壁を架構に設けて架構の耐力が上がると、架構の剛性が増大してしまう。架構の剛性が増大すると、建物全体の剛性分布が変わり、相対的に剛性が低く変形が集中する部位が発生する虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１８１９２３号公報
【特許文献２】特開２００３−１７２０４０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事実を鑑み、架構の剛性の増大を抑えつつ、架構の耐震性を向上させることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、架構内に上下方向に沿って配置され、一つ又は左右方向に並べられた縦材と、前記架構内に左右方向に沿って配置され、前記縦材と回転自在に連結された一つ又は上下方向に並べられた横材と、前記縦材及び前記横材の少なくとも一方の両端部を前記架構に回転自在に連結する連結部材と、前記縦材と前記横材との連結部位における回転エネルギーを吸収するエネルギー吸収手段と、を備えている。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、縦材は上下方向に沿って配置され、横材は左右方向に沿って配置されている。縦材及び横材は、少なくとも一方の両端部が架構に回転自在に連結されると共に、縦材と横材との連結部位において回転自在に連結されている。よって、架構の剛性は増大しない、又は殆ど増大しない。
【０００９】
架構が水平方向に変位すると、縦材と横材との連結部位において縦材と横材とが相対的に回転するときの回転エネルギーを連結部位に設けられたエネルギー吸収手段が吸収し制振する。
【００１０】
したがって、架構の剛性の増大が抑えられつつ、架構の耐震性が向上する。
【００１１】
請求項２の発明は、架構内に上下方向に沿って配置され、一つ又は左右方向に並べられた縦材と、前記縦材の両端部を前記架構に回転自在に連結する連結部材と、前記縦材と前記連結部材との連結部位における回転エネルギーを吸収するエネルギー吸収手段と、を備えている。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、縦材は、上下方向に沿って配置されると共に、架構との連結部位において回転自在に連結されているので、架構の剛性は増大しない、又は殆ど増大しない。架構が水平方向に変位すると、縦材と連結部材との連結部位において縦材が回転するときの回転エネルギーを連結部位に設けられたエネルギー吸収手段が吸収し制振する。よって、架構の剛性の増大が抑えられつつ、架構の耐震性が向上する。
【００１３】
請求項３の発明は、架構内に左右方向に沿って配置され、一つ又は上下方向に並べられた横材と、前記横材の両端部を前記架構に回転自在に連結する連結部材と、前記横材と前記連結部材との連結部位における回転エネルギーを吸収するエネルギー吸収手段と、を備えている。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、横材は、左右方向に沿って配置されると共に、架構との連結部位において回転自在に連結されているので、架構の剛性は増大しない、又は殆ど増大しない。架構が水平方向に変位すると、横材と連結部材との連結部位において横材が回転するときの回転エネルギーを連結部位に設けられたエネルギー吸収手段が吸収し制振する。よって、架構の剛性の増大が抑えられつつ、架構の耐震性が向上する。
【００１５】
請求項４の発明は、前記エネルギー吸収手段は、両者の摩擦接合による摩擦力によってエネルギー吸収する。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、摩擦力によってエネルギー吸収するので、構造が簡単である。また、摩擦力を調整することで、エネルギー吸収性能（制振性能）を容易に調整することができる。
【００１７】
請求項５の発明は、前記エネルギー吸収手段は、両者に接合された変形部材の塑性変形によってエネルギー吸収する。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、変形部材の塑性変形によってエネルギー吸収するので、構造が簡単である。また、変形部材を交換することで、エネルギー吸収性能（制振性能）を容易に調整することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、架構の剛性の増大を抑えつつ、架構の耐震性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る制振壁を示す正面図である。
【図２】架構に設けられたガセットプレートと縦材との連結部位を示す断面図である。
【図３】縦材と横材との連結部位を示す分解斜視図である。
【図４】縦材と横材との連結部位を示す、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図５】図１に示す架構が水平変位した場合の制振壁の挙動を説明するための正面図である。
【図６】図１に示す架構が水平変位した場合の鋼管によるエネルギー吸収の履歴ループを示すグラフである。
【図７】縦材と横材との連結部位の変形例を示す、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図８】開口部を有する制振壁を示す正面図である。
【図９】横材が連結されていない制振壁を示す正面図である。
【図１０】縦材のみで構成されている制振壁を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜実施形態＞
本発明の一実施形態に係る制振壁について説明する。なお、各図における矢印Ｘは水平方向を示し、矢印Ｚは鉛直方向を示し、矢印ＹはＸ方向及びＹ方向と直交する方向、すなわち制振壁の面外方向を示している。また、本実施形態では、本発明の一実施形態に係る制振壁を用いて既存の建物に対して耐震補強を行う例で説明するが、これに限定されない。新築の建物にも本発明を適用することができる。
【００２２】
図１に示すように、制振要素の一例としての制振壁５０は、建物１０を構成する左右の柱１２Ｌ、１２Ｒと上下の梁１４Ｕ、１４Ｌとで囲まれた架構１１の構面内に設けられている。制振壁５０は、縦材３０、横材４０、及び連結部材の一例としての四つのガセットプレート６０を有している。四つのガセットプレート６０は、上側の梁１４Ｕ、下側の梁１４Ｌ、左側の柱１２Ｌ、及び右側の柱１２Ｒにそれぞれ接合されている。
【００２３】
図２に示すように、ガセットプレート６０は、接合プレート６２と連結プレート６４とで構成された断面Ｔ字形状とされている。そして、ガセットプレート６０の接合プレート６２が上側の梁１４Ｕに後施工のアンカー１６で接合されている。なお、図示は省略するが、下側の梁１４Ｌ、左側の柱１２Ｌ、及び右側の柱１２Ｒにも、ガセットプレート６０の接合プレート６２が、それぞれ後施工のアンカー１６で接合されている。
【００２４】
図１に示すように、縦材３０及び横材４０は、長尺の鋼製の板材で構成されている。縦材３０は、架構１１の溝面内に上下方向（本実施形態では鉛直方向）を長手方向として配置され、長手方向の端部３０Ａがガセットプレート６０の連結プレート６４に回転自在に連結（ピン接合）されている（連結構造については後述する）。一方、横材４０は、架構１１の溝面内に左右方向（本実施形態では水平方向）を長手方向として配置され、長手方向の端部４０Ａがガセットプレート６０の連結プレート６４に回転自在に連結（ピン接合）されている（連結構造については後述する）。
【００２５】
このように、縦材３０と横材４０とは、正面視（面外方向に見た場合）において、格子状に配置され、それぞれの端部３０Ａ、４０Ａがガセットプレート６０によって架構１１に回転自在に連結（ピン接合）されている。そして、縦材３０と横材４０とは、縦材３０と横材４０とが交差して連結された各連結部位３５において、回転自在に連結（ピン接合）されている（連結構造については後述する）。
【００２６】
図３及び図４に示すように、縦材３０と横材４０とが交差し連結された連結部位３５（図１も参照）における縦材３０と横材４０との間には、円筒状の鋼管１００が設けられている。鋼管１００の軸方向（Ｙ方向）の両端部には突起部１０２が形成されている。そして、連結部位３５における縦材３０及び横材４０には、それぞれ係合孔３２，４２が形成され、これら係合孔３２，４２に鋼管１００の突起部１０２が係合している。
【００２７】
また、連結部位３５における縦材３０及び横材４０には、回転孔３４，４４が形成され、回転孔３４，４４にボルト１２０が挿通され、ナット１２２が螺合されている。なお、ボルト１２０は、鋼管１００の中を挿通している。
【００２８】
このような連結部位３５の構成によって、縦材３０と横材４０とがボルト１２０を回転軸として回転自在に連結されると共に、縦材３０と横材４０とがボルト１２０を回転軸として相対的に回転することで、鋼管１００が塑性変形し回転エネルギーが吸収されるようになっている。
【００２９】
なお、図２に示すように、本実施形態では、縦材３０の端部３０Ａ（図１も参照）とガセットプレート６０の連結プレート６４との連結部位３７も図４に示す縦材３０と横材４０との連結部位３５と同様の構造となっている。また、図示は省略するが、本実施形態では、図１に示す横材４０の端部４０Ａとガセットプレート６０の連結プレート６４との連結部位３９も図４に示す縦材３０と横材４０との連結部位３５と同様の構造となっている。
【００３０】
よって、縦材３０及び横材４０とガセットプレート６０の連結プレート６４とが回転自在に連結されると共に、縦材３０及び横材４０がボルト１２０（図２を参照）を回転軸として回転することで、鋼管１００（図２参照）が塑性変形し、回転エネルギーが吸収されるようになっている。
【００３１】
（作用及び効果）
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３２】
制振壁５０を構成する縦材３０及び横材４０は、長手方向の端部３０Ａ，４０Ａが架構１１に設けられたガセットプレート６０との連結部位３７，３９において回転自在に連結（ピン接合）されると共に、縦材３０と横材４０とが交差する連結部位３５において回転自在に連結（ピン接合）されている。
【００３３】
また、縦材３０は鉛直方向を長手方向として配置され、横材４０は水平方向を長手方向として配置されている。よって、図５に架構１１が水平方向に変位しても（図５では一例として左から右の水平変位を図示）、縦材３０及び横材４０とガセットプレート６０との連結部位３７間及び連結部位３９間の長さは変化しない又は殆ど変化しないので、縦材３０及び横材４０には、圧縮力及び引張力は作用しない、又は殆ど作用しない。
【００３４】
したがって、架構１１に制振壁５０を設けても、架構１１の剛性は増大しない、又は殆ど増大しない。
【００３５】
しかし、図５に示すように、架構１１が水平方向に変位すると、縦材３０と横材４０との連結部位３５において、縦材３０と横材４０とが相対的に回転することで、連結部位３５に設けられた鋼管１００が塑性変形して回転エネルギーを吸収し制振する。
【００３６】
更に、本実施形態では、架構１１が水平方向に変位すると、縦材３０及び横材４０がガセットプレート６０の連結プレート６４に対して回転することで、同様に鋼管１００が塑性変形し、回転エネルギーを吸収し制振する。
【００３７】
なお、図６は、横軸を図５に示す柱１２Ｌの角度（変位）γとし、縦軸を水平力（荷重）Ｑとした場合の鋼管１００の塑性変形によるエネルギー吸収の履歴ループ（履歴エネルギー）を示すグラフである。
【００３８】
このように、架構１１に制振壁５０を設けることで、架構１１の剛性の増大を抑えつつ、架構１１の耐力が向上する。また、制振壁５０を架構１１に設けても建物１０全体の剛性が変わらない又は殆ど変わらないので、制振壁５０を架構１１に設けても建物１０において相対的に剛性が低く応力が集中する部位の発生が防止又は抑制される。
【００３９】
また、制振壁５０は、ガセットプレート６０の架構１１への接合以外は、各構成部材同士はボルト締結で組み付けられているので、組立と分解が容易である。また、本実施形態の制振壁５０は、複数の幅の狭い構成部材（縦材３０、横材４０、ガセットプレート６０等）や複数の小さな構成部材（鋼管１００、ボルト１２０等）で構成されている。よって、制振壁５０が分解された状態（縦材３０と横材４０とが組み付けられていない状態）で、建物１０内を架構１１まで容易に運搬し、制振壁５０を組み付けることができるので、施工が容易である。また、塑性変形した鋼管１００を交換することで、容易に耐力を回復させることができる。
【００４０】
また、強度が異なる（例えば、肉厚が異なる）鋼管に取り替える（変更する）ことで、耐力（制振性能）を容易に変更することができる。
【００４１】
また、このように本実施形態の制振壁５０は、可搬性が良く、耐力（制振性能）を容易に変更（調整）することができる構造であるので、本実施形態のように既存の建物１０の耐震補強には、特に好適である。
【００４２】
＜変形例＞
つぎに、本実施形態の変形例について説明する。
【００４３】
（エネルギー吸収手段）
上記実施形態では、縦材３０と横材４０との連結部位３５及び、縦材３０及び横材４０とガセットプレート６０との連結部位３７，３９に、それぞれエネルギー吸収手段の一例としての鋼管１００を設けたが、これに限定されない。
【００４４】
例えば、連結部位３５にのみ鋼管１００（エネルギー吸収手段）を設け、連結部位３７、３９には鋼管１００（エネルギー吸収手段）を設けていなくてもよい。また、複数の連結部位３５の全箇所に鋼管１００（エネルギー吸収手段）を設けていなくてもよい。必要とする耐力（制振性能（エネルギー吸収性能））に応じて鋼管１００（エネルギー吸収手段）を設ける箇所を適宜増減してもよい。また、鋼管１００（エネルギー吸収手段）を設ける箇所を調整することで、耐力（制振性能）を調整することできる。
【００４５】
また、上記実施形態では、縦材３０と横材４０との連結部位３５及び、縦材３０及び横材４０とガセットプレート６０との連結部位３７，３９に設けられた鋼管１００が塑性変形して回転エネルギーを吸収し制振した。しかし、エネルギー吸収手段は、このような構成に限定されない。
【００４６】
例えば、鋼管１００以外の、塑性変形してエネルギーを吸収する変形部材であってもよい。
【００４７】
また、図７に示すように、縦材３０と横材４０とを当接させて、ボルト１２０とナット１２２とでボルト締結（摩擦接合）し、縦材３０と横材４０とが相対的に回転する際の当接面３０Ｄと当接面４０Ｄとの摩擦による摩擦力によって、エネルギー吸収し制振する構造であってもよい。なお、図示は省略するが、縦材３０及び横材４０とガセットプレート６０との連結部位３７，３９においても同様の構成としてもよい。また、ボルト締結の締付力（摩擦力）を調整することで、耐力（制振性能）を容易に調整することができる。また、当接面３０Ｄと当接面４０Ｄとの間に摩擦力を調整する摩擦調整材を挟んでもよい。
【００４８】
また、図示は省略するが、油圧抵抗等でエネルギーを吸収するロータリーダンパーを連結部位３５，３７，３９に設けてもよい。要は、回転エネルギーを吸収する構造（エネルギー吸収手段）であればよい。
【００４９】
（縦材と横材との配置構造）
上記実施形態では、縦材３０と横材４０とを格子状に配置したが、このような配置構造に限定されない。
【００５０】
図８に示すように、一部の縦材３０及び横材４０を短くし、出入口として利用可能な逆Ｕ字形状の開口部１５を形成してもよい。また、想像線（二点破線）のように窓開口や設備開口として利用可能な開口部１７を形成してもよい。図示は省略するが、制振壁の左右方向の端部（左端又は右端に配置された縦材３０）と柱１２Ｒ、１２Ｌとの間に間隔をあけることで開口部を形成してもよい。或いは、制振壁の上下方向の端部（上端又は下端に配置された横材４０）と梁１４Ｕ，１４Ｌとの間に間隔をあけることで開口部を形成してもよい。また、このように本実施形態の制振壁は、開口部の位置や大きさを自由に設定することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、縦材３０及び横材４０ともに端部３０Ａ，４０Ａがガセットプレート６０によって架構１１に回転自在に連結されていたが、これに限定されない。
【００５２】
例えば、図９に示すように、縦材３０の端部３０Ａは架構１１に回転自在に連結され、横材４０の端部４０Ａは架構１１に連結されていなくてもよい。また、図示は省略するが、これとは逆に横材４０の端部４０Ａは架構１１に回転自在に連結され、縦材３０の端部３０Ａは架構１１に連結されていなくてもよい。要は、縦材３０及び横材４０の少なくとも一方の両端部が架構１１に回転自在に連結（ピン接合）されていればよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、縦材３０と横材４０とは、いずれも複数設けられた構造であったが、これに限定されない。縦材３０及び横材４０のいずれか一方又は両方が一つのみ設けられた構造であってもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、制振壁（制振要素）は、縦材３０と横材４０との両方で構成されていたが、これに限定されない。例えば、図１０に示すように、縦材３０のみで構成されていてもよい。また、図示は省略するが、横材４０のみで構成されていてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、縦材３０は鉛直方向に沿って配置され、横材４０は水平方向に沿って配置されているが、これに限定されない。縦材３０は鉛直方向と角度を持って配置されていてもよいし、横材４０は水平方向と角度を持って配置されていてもよい。なお、角度が大きくなるに従って、図５に示すように架構１１が水平変位すると、縦材３０及び横材４０に作用する圧縮力及び引張力が大きくなり、架構１１の剛性が増大する。よって、架構１１の剛性の増大が許容される範囲の角度に抑えるように適宜設定すればよい。
【００５６】
ここで、建物の架構は、耐震壁やブレース等の耐震要素を平面視で柱間の構面にバランス良く分散して配置して、建物の用途等に応じた設計がなされる。特に、既存の建物の耐力を向上させる場合には、既設の建物の耐震要素や平面計画上の制約から、耐震要素の配置が限定的となる上、既設の建物に設置済みの耐震要素等を配慮しつつ、建物全体の剛性（耐震性）のバランスも考慮する必要がある。
【００５７】
そのため、本件発明に係る耐震要素を平面視で柱間の構面に配置するにあたり、配置される構面に応じた耐震要素を複数配置（連続、又は分散して配置）し、それぞれのエネルギー吸収性能（制振性能）を調整するようにして、以って、建物全体の剛性（耐震性）のバランスを図ることにある。
【００５８】
また、連結部材によって回転自在に架構に連結された縦材及び横材の連結部位（ピン接合）と、回転エネルギーを吸収するエネルギー吸収手段（連結部位）との、それぞれの数及びその割合を調整することで、架構の耐力（制振性能）を容易に調整することができる。
【００５９】
＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されない。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、鋼管１００の突起部１０２が係合孔３２，４２に係合するこことで、鋼管１００に回転力が伝達される構造であったがこれに限定されない。例えば、鋼管を溶接接合して回転力が伝達される構造であってもよい。
【００６１】
例えば、上記実施形態では、縦材３０及び横材４０は、架構１１に設けられたガセットプレート６０に回転自在に連結（ピン接合）されていたが、これに限定されない。ガセットプレート以外の連結部材で、縦材及び横材が架構に回転自在に連結（ピン接合）されていてもよい。
【００６２】
なお、上記実施形態及び変形例における「回転自在に連結（ピン接合）」とは、連結部位にエネルギー吸収手段（具体的には、鋼管１００の塑性変形、及び当接面３０Ｄと当接面４０Ｄとの間の摩擦力）が設けられていない構造である。例えば、図３及び図４において、突起部１０２と係合孔３２，４２とが形成されていない構造（回転しても鋼管１００が塑性変形しない構造）、或いは、図７において、当接面３０Ｄと当接面４０Ｄとの間にフッ素樹脂（テフロン（登録商標））などの低摩擦抵抗のシート材（滑り材）を挟んだ構造（摩擦力（摩擦抵抗）が非常に小さい構造）等である。
【００６３】
また、上記実施形態及び変形例では、縦材３０及び横材４０は、長尺の鋼製の板材（フラットバー）で構成されていたが、これに限定されない。例えば、アングル形鋼で構成されていてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態及び変形例は、適宜、組み合わされて実施可能である。
更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない
【符号の説明】
【００６５】
１０      建物
１１      架構
３０      縦材
３０Ａ    端部
３５      連結部位
３７      連結部位
３９      連結部位
４０      横材
４０Ａ    端部
５０      制振壁（制振要素の一例）
６０      ガセットプレート（連結部材の一例）
１００      鋼管（変形部材の一例）
【図１】
2015224480.tif 000003
【図２】
2015224480.tif 000004
【図３】
2015224480.tif 000005
【図４】
2015224480.tif 000006
【図５】
2015224480.tif 000007
【図７】
2015224480.tif 000008
【図８】
2015224480.tif 000009
【図９】
2015224480.tif 000010
【図１０】
2015224480.tif 000011
【図６】
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