(57)【要約】【課題】広い周波数範囲に多数の振動ピークを有するブレースの振動を良好に低減することができるブレース用制振装置を提供する。【解決手段】住宅の床や屋根を支持する矩形に組まれた梁５の対角部に両端が連結固定されるブレース７に、厚さに対して幅が２．５倍以上の長尺状のゴム板１を備えた制振装置を設置する。ゴム板１は、長手方向の中央部がブレース７の長手方向の中央部に接触して横方向に延在する状態で支持されて、上下左右方向に振動するブレース７が振動した時にゴム板１の長手方向の両端部が自由に揺動するように取付けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
住宅の床又は屋根を支持する矩形に組まれた梁の対角部に両端が連結固定されるブレースに対して設置される制振装置であって、
厚さに対して幅が２．５倍以上の長尺状のゴム板を備え、該ゴム板の長手方向の一部が前記ブレースの長手方向の一部に接触して横方向に延在する状態で支持されて、前記ブレースが振動した時に前記ゴム板の長手方向の一端部又は両端部が自由に揺動するように取付けられていることを特徴とするブレース用制振装置。
【請求項２】
前記ゴム板は、厚さが０．５〜２０ｍｍ、幅が１０〜２００ｍｍ、長さが１５０〜１２００ｍｍの範囲の大きさに形成されている請求項１に記載のブレース用制振装置。
【請求項３】
前記ゴム板は、天然ゴム系のゴム材料で形成され、ゴム硬度がＨｓ４０〜Ｈｓ７５の範囲にされている請求項１又は２に記載のブレース用制振装置。
【請求項４】
前記ゴム板は、長手方向の一部が前記ブレースに対して取付具により固定された状態で取付けられている請求項１〜３の何れか１項に記載のブレース用制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅の床又は屋根を支持する矩形に組まれた梁の対角部に両端が連結固定されるブレース（筋交い）に設置されて、ブレースに発生した振動を抑制するブレース用制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般住宅等においては、床に飛び跳ねや踏み台からの降下等による衝撃が加わると振動が発生し、その振動が不快音や不快震動等の原因となることから問題となる。例えば、居室や廊下の床に発生した振動は、その床を支持する梁を介して伝搬されることから、その梁の対角部に両端が連結固定されて床下に設けられたブレースにも振動が発生することとなる。このようにしてブレースに振動が発生すると、床上の居室や廊下に響き音となって伝搬されるため、ブレースに対しても対策が必要となる。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１に開示されているように、一般住宅等の床に発生する振動や衝撃音を抑制するために用いられるダイナミックダンパが従来より知られているが、このダイナミックダンパを、丸棒状のブレースに取付けるのは困難である。また、ブレースは、１０Ｈｚ〜２ｋＨｚの広い振動周波数範囲に多数の振動ピークを有するため、或る狭い周波数範囲でスポット的にしかチューニングすることができない単一のダイナミックダンパにより、ブレースの振動を良好に低減することも困難となる。
【０００４】
また、特許文献２及び３には、柱と梁とから構成される構造用骨組内に設置される粘弾性ダンパ装置やブレース装置が開示されているが、これらの装置は、住宅等の建築物の風揺れや地震に対する補強等に適用される耐震用のものである。よって、これらの装置を、上記のように床下や屋根に配設されるブレースの振動を低減するために適用しても、良好な振動低減効果を得ることはできない。
【特許文献１】特開２００６−０２８８４５号公報
【特許文献２】特開平１１−３１１０３９号公報
【特許文献３】特開２００１−１８２３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、広い周波数範囲に多数の振動ピークを有するブレースの振動を良好に低減することができるブレース用制振装置を提供することを解決すべき課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する本発明は、住宅の床又は屋根を支持する矩形に組まれた梁の対角部に両端が連結固定されるブレースに対して設置される制振装置であって、厚さに対して幅が２．５倍以上の長尺状のゴム板を備え、該ゴム板の長手方向の一部が前記ブレースの長手方向の一部に接触して横方向に延在する状態で支持されて、前記ブレースが振動した時に前記ゴム板の長手方向の一端部又は両端部が自由に揺動するように取付けられていることを特徴としている。
【０００７】
本発明のブレース用制振装置では、ゴム板の長手方向の一部（長手方向における任意の部位）がブレースの長手方向の一部に接触して横方向に延出した状態に支持されて、ブレースが振動した時にゴム板の長手方向の一端部又は両端部が自由に揺動するように取付けられている。これにより、床に衝撃が加わることにより上下左右方向の振動が発生すると、梁を介して、ブレースにも上下左右方向の振動が発生し、ブレースに取付けられているゴム板がブレースの振動と同期して上下左右方向に自由振動する。
【０００８】
このとき、ゴム板は、長手方向の一部がブレースに接触して横方向に延出した状態に支持されていることから、一端部から他端部に向かって又は中央部から両端部に向かって波打つように弾性変形し、ゴム板には、様々な周波数で多数の曲げモードが発生する。これにより、ブレースの広い周波数範囲の振動がゴム板の多数の曲げモードの固有振動数にて共振することにより低減され、良好な制振効果が発揮される。また、減衰が付加されることにより、その振動が早期に収束する。このようにしてブレースの振動を良好に低減する本発明の制振装置は、ゴム板のみで構成することができるため、構造が極めて簡素なものになり、製造コストも極めて安価となる。
【０００９】
本発明において、ゴム板は、厚さに対して幅が２．５倍以上の長尺状のものが採用される。具体的には、ゴム板は、厚さが０．５〜２０ｍｍ、幅が１０〜２００ｍｍ、長さが１５０〜１２００ｍｍの範囲の大きさに形成されているのが好ましい。ゴム板の厚さや幅、長さ形状等は、ゴム板が取付けられるブレースの大きさ、或いはゴム板の設置スペース等を考慮して、適宜設定することができる。なお、ゴム板は、厚さをより薄くし、幅をより狭くし、長さをより長くする程、曲げモードがより多く発生する傾向にある。このゴム板は、天然ゴム系のゴム材料で形成され、ゴム硬度がＨｓ４０〜Ｈｓ７５の範囲に設定されているものが好ましい。特に、天然ゴムは、合成ゴムに比べて耐へたり性が良く経年劣化が少ないので好適に採用することができる。
【００１０】
本発明の好ましい態様として、ゴム板は、長手方向の一部がブレースに対して取付具より固定された状態で取付けられている。取付具としては、例えば、ブレースと共にゴム板を挟持する金属板とそれらを緊締するＵボルト及びナットとを組み合わせたものや、ゴム板を挟持する２枚の金属板とそれらを緊締するボルト及びナットとを組み合わせたもの等、従来より公知の簡易な取付具を採用することができる。また、これらの取付具に代えて、接着剤を用いるようにしてもよい。また、ブレースへの確実な固定状態を必要としない場合には、接着剤や取付具等を用いることなく、板状部材の自重や形状を利用して、引っ掛けたり或いは吊した状態に載置するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のブレース用制振装置によれば、ゴム板の長手方向の一部がブレースの長手方向の一部に接触して横方向に延在した状態で支持されて、ブレースが振動した時にゴム板の長手方向の一端部又は両端部が自由に揺動するように取付けられているため、広い周波数範囲に多数の振動ピークを有するブレースの振動を良好に低減することができる。また、ゴム板のみで構成することができるため、構造を極めて簡素にすることができ、製造コストを極めて安価にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態に係るブレース用制振装置が設置された住宅の床を下から見た状態で示す模式図であり、図２はその住宅の床を図１のII−II線矢視方向から見た状態で示す模式図であり、図３はそのブレース用制振装置の取付状態を示す側面図であり、図４はそのブレース用制振装置の取付状態を示す平面図である。
【００１３】
本実施形態のブレース用制振装置は、図１及び図２に示すように、住宅の床を支持する矩形に組まれた梁５の対角部に両端が連結固定されて床下に交差状に配置された２本のブレース７に対して設置されており、天然ゴムを加硫成形して長尺状の矩形に形成されたゴム板１により構成されている。このゴム板１は、厚さ：５ｍｍ、幅：６０ｍｍ、長さ：６００ｍｍの大きさに形成されており、ゴム硬度がＨｓ６５のものである。住宅の床は、図１及び図２に示すように、矩形に組まれた梁５の上に載置されて敷設された、複数枚（本実施形態では５枚）の軽量コンクリート製の床パネル６により構成されている。ブレース７は、直径：１４ｍｍ、長さ：３．５ｍの鉄製のものであり、その両端が固定金具（図示せず）により梁５の対角部に連結固定されている。
【００１４】
本実施形態においては、ゴム板１は、各ブレース７の長手方向の中央部にそれぞれ２個ずつ設置されている。この場合、各ゴム板１は、図３及び図４に示すように、１枚の金属板２と２個のＵボルト３ａ及び蝶ナット３ｂからなる取付具により、ブレース７に取付けられている。即ち、ゴム板１の長手方向の中央部がブレース７の下面に接触するようにして、ゴム板１とブレース７が交差する状態に配置し、そのゴム板１の下面に、ゴム板１の幅方向両側に突出する大きさに形成された金属板２を配置して、金属板２とブレース７でゴム板１の中央部を挟んだ状態にする。
【００１５】
そして、Ｕボルト３ａの両端のねじ部を、ブレース７の上からブレース７を跨ぐようにして、金属板２の両端部にそれぞれ２個ずつ設けられた挿通孔２ａに挿通させた後、挿通孔２ａから突出したＵボルト３ａの両ねじ部に蝶ナットを螺合し緊締することにより、ゴム板１がブレース７に取付けられている。これにより、ブレース７の下面への固定支持部となる各ゴム板１の中央部は、上下左右方向に振動するブレース７に対して、横方向に延在する状態に取付けられている。一方、各ゴム板１の長手方向の両端部は、下方に湾曲して垂れ下がり、自由に揺動可能な状態になっている。
【００１６】
以上のように本実施形態の制振装置がブレース７に設置された床に対して、衝撃が加わることにより上下左右方向の振動が発生すると、梁５を介して、ブレース７にも上下左右方向の振動が発生し、ブレース７に取付けられているゴム板１がブレース７の振動と同期して上下左右方向に自由振動する。このとき、ゴム板１は、長手方向の中央部がブレース７に接触して横方向に延在した状態で支持されていることから、中央部から両端部に向かって波打つように弾性変形し、ゴム板１には、様々な周波数で多数の曲げモードが発生する。これにより、ブレース７の広い周波数範囲の振動がゴム板１の多数の曲げモードの固有振動数にて共振することにより低減され、良好な制振効果が発揮される。また、減衰が付加されることにより、その振動が早期に収束する。
【００１７】
以上のように、本実施形態のブレース用制振装置は、ゴム板１の長手方向の中央部がブレース７の長手方向の中央部に接触して横方向に延在した状態で支持されて、ブレース７が振動した時にゴム板１の長手方向の両端部が自由に揺動するように取付けられているため、広い周波数範囲に多数の振動ピークを有するブレース７の振動を良好に低減することができる。また、本実施形態のブレース用制振装置は、ゴム板１のみで構成することができるため、構造を極めて簡素にすることができ、製造コストを極めて安価にすることができる。
【００１８】
なお、上記実施形態のブレース用制振装置は、住宅の床を支持する矩形に組まれた梁５の対角部に両端が連結固定されて床下に交差状に配置された２本のブレース７に対して設置されているが、図５に示すように、住宅の屋根８を支持する矩形に組まれた梁１５の対角部に両端が連結固定されて天井パネル９上に交差状に配置された２本のブレース１７に対して、ブレース用制振装置を設置するようにしてもよい。なお、図５の場合にも、上記実施形態と同じブレース用制振装置が用いられており、ブレース１７に対して、ゴム板１の長手方向の中央部がＵボルト及び蝶ナット等の取付具（図示せず）で固定され、上記実施形態と同じ状態に設置されている。
【００１９】
〔試験１〕
本発明のブレース用制振装置の優れた振動低減効果を確認するため、実施例１及び２として準備したそれぞれの制振装置の特性を調べる試験を行った。実施例１は、図６に示すように、上記実施形態で用いたゴム板１の長手方向の中央部を、取付具を用いることなく単にブレース７上に載置して、引っ掛けた状態に取付けたものである。また、実施例２は、図７に示すように、実施例１で用いたゴム板１の約半分の長さのゴム板１ａを準備し、そのゴム板１ａの長手方向の一端部をブレース７上に載置した状態で、ゴム板１ａの一端部とブレース７をクリップ４（取付具）で挟持することにより固定したものである。これら実施例１及び２のゴム板１、１ａは、振動するブレース７に対して、支持部となる中央部又は一端部が横方向に延在した状態に取付けられている。
【００２０】
この試験は、図８及び図９に示すように、中央に位置する床パネル６の中央部（２本のブレース７が交差する所に相当する部位）をバングマシン８で加振して、ブレース７の上下方向の最大変位と対数減衰率を測定するものである。なお、このとき、比較例１として、実施例１及び２のように制振装置（ゴム板１、１ａ）が設置されていない場合（ブランク）についても、同様の方法で測定して調べた。これら実施例１及び２、比較例１の測定結果は、表１に示した通りであった。
【００２１】
なお、対数減衰率とは、減衰振動の減衰特性を表すパラメータであって、減衰自由振動波形の隣り合う振幅の比の自然対数をとったもののことをいう。対数減衰率δは、時刻ｔｎにおけるｎ番目の振幅ａｎ  、同様にｎ＋１、…、ｎ＋ｍ番目の振幅をａｎ＋１  、…、ａｎ＋ｍ  とすると、（式１）によって求められる。この対数減衰率δは、数値が大きくなる程、振動の減衰が早くなることを意味する。
δ＝１／ｍ・ｌｎ（ａｎ  ／ａｎ＋ｍ  ）      ………（式１）
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１から明らかなように、ブレース７の最大変位量は、実施例１及び２の場合には、比較例１に比べ、７５％程度に減少していることが分かる。また、対数減衰率に関しては、比較例１の場合には０．０１１であったのに対して、実施例１の場合には０．１０３であり、実施例１の場合には０．１２５であった。即ち、実施例１及び２の場合には、比較例１に比べて、対数減衰率が大幅に向上し、目標とする０．１以上の条件をクリアしていることが分かる。
【００２４】
〔試験２〕
上記実施例１、実施例２及び比較例１のそれぞれについて、ブレース７が振動する際の時間の経過に伴って変化するブレース７の変位量を測定し、実施例２と比較例１、及び実施例１と実施例２を比較する試験を行った。実施例２及び比較例１の測定結果を図１０に示し、実施例１及び実施例２の測定結果を図１１に示した。
【００２５】
図１０から明らかなように、実施例２のようにゴム板１をブレース７に取付けると、ゴム板１等の制振装置が設置されていない比較例１に比べて、最大振幅が約３０％低減すると共に、対数減衰率が１０倍以上になり、良好な振動低減効果が得られることが分かる。また、図１１から明らかなように、ゴム板１をブレース７に引っ掛けた状態に取付けた実施例１の場合にも、ゴム板１ａをブレース７にクリップ４で固定することにより取付けた実施例２の場合と同様の振動低減効果が得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るブレース用制振装置が設置された住宅の床を下から見た状態で示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るブレース用制振装置が設置された住宅の床を図１のII−II線矢視方向から見た状態で示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係るブレース用制振装置の取付状態を示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るブレース用制振装置の取付状態を示す平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るブレース用制振装置が設置された住宅全体を横から見た状態で示す模式図である。
【図６】試験における実施例１に係るゴム板の取付状態を示す説明図である。
【図７】試験における実施例２に係るゴム板の取付状態を示す説明図である。
【図８】試験１における床への加振点を示す説明図である。
【図９】試験１における床への加振点を示す説明図である。
【図１０】試験２における実施例２及び比較例１の時間と変位量の関係を示すグラフである。
【図１１】試験２における実施例１及び実施例２の時間と変位量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１、１ａ…ゴム板    ２…金属板    ２ａ…挿通孔    ３ａ…Ｕボルト    ３ｂ…蝶ナット    ４…クリップ    ５、１５…梁    ６…床パネル    ７、１７…ブレース    ８…屋根    ９…天井パネル
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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