(57)【要約】【課題】シート状の制振材を挟み込む第１の建物構築部材と第２の建物構築部材との間の相対的な回転変位が少ない場合であっても、十分に制振材を変形させ得て減衰作用を良好に発揮せしめ、建物を効果的に制振することのできる建物の回転変位増幅型制振構造を提供する。【解決手段】柱１０と梁１２とで粘弾性体エラストマーにて構成したシート状の制振材２０を挟み込み、それらの相対的な回転変位により制振材２０を剪断変形させて制振材２０による減衰作用に基づいて建物を制振する。この場合において柱１０及び梁１２の相対的な回転変位を増幅して制振材２０に加え、制振材２０を大変形させる回転変位増幅機構１５を設けておく。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱，梁等フレーム部材や面材等の建物構築部材のうちの第１の建物構築部材と第２の建物構築部材とで、粘弾性体エラストマーにて構成したシート状の制振材を挟み込み、それら第１及び第２の建物構築部材の相対的な回転変位により該制振材を剪断変形させて、該制振材の減衰作用に基づき建物を制振するようになした建物の回転変位制振構造において、
前記第１及び第２の建物構築部材の相対的な回転変位を増幅して前記制振材に加え、該制振材を大変形させる回転変位増幅機構を設けたことを特徴とする建物の回転変位増幅型制振構造。
【請求項２】
請求項１において、前記回転変位増幅機構が、（イ）前記制振材を厚み方向に挟み込むための第１の剛性の挟持部材と、（ロ）前記第１の建物構築部材から延び出した剛性の第１の支持部材と、（ハ）前記第１の支持部材と第１の挟持部材とを回転可能に連結する第１の回転連結手段と、（ニ）該第１の回転連結手段より前記第１及び第２の建物構築部材の相対的な回転の回転中心に近い位置において、前記第１の挟持部材をその隅部で回転可能に支持する回転支持手段と、を有していることを特徴とする建物の回転変位増幅型制振構造。
【請求項３】
請求項２において、前記回転変位増幅機構が、前記第１の挟持部材とともに前記制振材を挟み込むための第２の剛性の挟持部材を有していることを特徴とする建物の回転変位増幅型制振構造。
【請求項４】
請求項３において、前記回転変位増幅機構が、前記第２の建物構築部材から延び出した剛性の第２の支持部材と、前記回転支持手段よりも遠い位置において該第２の支持部材と前記第２の挟持部材とを回転可能に連結する第２の回転連結手段とを更に有しており、且つ前記回転支持手段が、前記第１の挟持部材と第２の挟持部材とをそれぞれの隅部において回転可能に連結していることを特徴とする建物の回転変位増幅型制振構造。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記第１の建物構築部材及び第２の建物構築部材の一方が柱であり、他方が梁であることを特徴とする建物の回転変位増幅型制振構造。
【請求項６】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記第１の建物構築部材及び第２の建物構築部材の一方が柱又は梁であり、他方が壁パネル等の面材であることを特徴とする建物の回転変位増幅型制振構造。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかにおいて、前記建物が戸建て住宅建物であることを特徴とする建物の回転変位増幅型制振構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地震や交通振動等による建物の振動を抑制するための制振構造に関し、特に戸建て住宅建物に適用して好適な制振構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地震が生じたときの建物の耐震性が強く求められるようになって来ている。
その対策として建物に制振装置を組み込み、地震のエネルギーをその制振装置で減衰し、建物の揺れを抑制するようになしたものが各種提案されている。
【０００３】
例えば下記特許文献１には、オイルダンパを含む制振装置を建物に組み込み、そのオイルダンパによる減衰によって建物の揺れを小さく抑制するようになした点が開示されている。
この特許文献１に開示のものではまた、制振装置に変位増幅機能も付与しており、外部から加わる振動を増幅してオイルダンパに入力させ、オイルダンパによる制振の機能を高めるようになした点も開示されている。
【０００４】
しかしながらこの制振構造は、鉄筋コンクリート高層建築物等大規模な建物の場合には適用できるものの、例えば戸建て住宅等の小規模の建物の場合、オイルダンパにおける油漏れその他のメンテナンスを各家庭で行うといったことは難しく、また装置も大掛りなものとなるとともに広い設置スペースを必要とすることから、かかる戸建て住宅建物等においてこのような制振構造を適用することには困難がある。
【０００５】
一方戸建て住宅建物用の制振構造として、仕口ダンパと称する制振装置を柱と梁との交叉部である仕口に組み込み、軸組の剛性を高めるとともに軸組の変形によりダンパを減衰作用させて建物の振動を抑制するようになしたものが公知である。
【０００６】
例えば下記特許文献２に、この種の仕口ダンパを用いた制振構造が開示されている。図１０はその具体例を示している。
同図において、２００は柱、２０２は梁で、２０４はそれらの交叉部である仕口に組み込まれた仕口ダンパと称される制振装置である。
【０００７】
この制振装置２０４は、金属製の一対の挟持部材２０６，２０８を有している。その一方は柱２００に固定され、また他方は梁２０２に固定されている。
そしてそれら一対の挟持部材２０６，２０８にてシート状の制振材２１０を挟み込んでいる。
ここで制振材２１０はシリコン系，ジエン系，アクリル系等の高分子材料の粘弾性体から成っている。
【０００８】
この図１０に示す制振構造の場合、柱２００と梁２０２とが交叉点を中心として相対的に回転変位すると、一対の挟持部材２０６，２０８にて挟まれたシート状の制振材２１０が剪断弾性変形し、その際の減衰作用に基づいて柱２００と梁２０２との相対変位を抑制する。
【０００９】
しかしながら例えば戸建て住宅建物の場合、柱，梁等の軸組の剛性、即ちフレーム構造の剛性が弱く、また建物構築部材間に遊びやがたが多いため、地震等によって外部から振動が建物に加わったときに、その振動がフレーム構造の撓みや建物構築部材間の遊びやがたにて吸収されてしまう問題がある。
【００１０】
そのため柱２００と梁２０２とが、それらの交叉点を中心として相対的に回転変位してもその回転変位量が少なく、そのために制振材２１０の変形量が少なく、従ってその変形による振動減衰が十分に行われない問題、即ち制振材２１０による建物の振動抑制効果が十分に発揮されないといった問題が内在する。
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−７１９３４号公報
【特許文献２】特開２０００−１６０６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明はこのような事情を背景とし、シート状の制振材を挟み込む第１の建物構築部材と第２の建物構築部材との間の相対的な回転変位が少ない場合であっても、十分に制振材を変形させ得て減衰作用を良好に発揮せしめ、建物を効果的に制振することのできる建物の回転変位増幅型制振構造を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
而して請求項１のものは、柱，梁等フレーム部材や面材等の建物構築部材のうちの第１の建物構築部材と第２の建物構築部材とで、粘弾性体エラストマーにて構成したシート状の制振材を挟み込み、それら第１及び第２の建物構築部材の相対的な回転変位により該制振材を剪断変形させて、該制振材の減衰作用に基づき建物を制振するようになした建物の回転変位制振構造において、前記第１及び第２の建物構築部材の相対的な回転変位を増幅して前記制振材に加え、該制振材を大変形させる回転変位増幅機構を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２のものは、請求項１において、前記回転変位増幅機構が、（イ）前記制振材を厚み方向に挟み込むための第１の剛性の挟持部材と、（ロ）前記第１の建物構築部材から延び出した剛性の第１の支持部材と、（ハ）前記第１の支持部材と第１の挟持部材とを回転可能に連結する第１の回転連結手段と、（ニ）該第１の回転連結手段より前記第１及び第２の建物構築部材の相対的な回転の回転中心に近い位置において、前記第１の挟持部材をその隅部で回転可能に支持する回転支持手段と、を有していることを特徴とする。
【００１５】
請求項３のものは、請求項２において、前記回転変位増幅機構が、前記第１の挟持部材とともに前記制振材を挟み込むための第２の剛性の挟持部材を有していることを特徴とする。
【００１６】
請求項４のものは、請求項３において、前記回転変位増幅機構が、前記第２の建物構築部材から延び出した剛性の第２の支持部材と、前記回転支持手段よりも遠い位置において該第２の支持部材と前記第２の挟持部材とを回転可能に連結する第２の回転連結手段とを更に有しており、且つ前記回転支持手段が、前記第１の挟持部材と第２の挟持部材とをそれぞれの隅部において回転可能に連結していることを特徴とする。
【００１７】
請求項５のものは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記第１の建物構築部材及び第２の建物構築部材の一方が柱であり、他方が梁であることを特徴とする。
【００１８】
請求項６のものは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記第１の建物構築部材及び第２の建物構築部材の一方が柱又は梁であり、他方が壁パネル等の面材であることを特徴とする。
【００１９】
請求項７のものは、請求項１〜６の何れかにおいて、前記建物が戸建て住宅建物であることを特徴とする。
【発明の作用・効果】
【００２０】
上記のように本発明は、粘弾性体エラストマーにて構成したシート状の制振材を、第１の建物構築部材と第２の建物構築部材とで挟み込み、それら建物構築部材間の相対的な回転変位により制振材を剪断変形させて建物を制振する制振構造において、それら第１及び第２の建物構築部材の相対的な回転変位を増幅して制振材に加え、制振材を大変形させる回転変位増幅機構を設けたもので、本発明によれば、フレーム構造の剛性が弱かったり、また建物構築部材間に隙間やがたがあって外部から加わった振動がそこで一部吸収されることがあっても、回転変位増幅機構によって第１及び第２の建物構築部材の相対回転変位を増幅して制振材に加えることができるため、かかる制振材を大きく剪断変形させ得て、制振材に減衰作用を十分に発揮せしめ、建物の振動を良好に抑制することができる。
【００２１】
本発明ではまた、僅かな振動でも制振材を大きく変形させて減衰の機能を発揮させ得ることから、交通振動のような微振動に対しても十分に効果を発揮することができる。
即ちそのような微震動が建物に加わった場合であっても、十分に制振材を変形させ得て建物の振動を良好に抑制することができる。
【００２２】
本発明においては、上記回転変位増幅機構を次の要素を含んで構成することができる。
即ち、制振材を厚み方向に挟み込むための第１の剛性の挟持部材と、第１の建物構築部材から延び出した剛性の第１の支持部材と、それらを回転可能に連結する第１の回転連結手段と、それよりも第１及び第２の建物構築部材の回転中心に近い位置において、第１の挟持部材をその隅部で回転可能に支持する回転支持手段とを含んで構成することができる（請求項２）。
このようにすれば、簡単な構造で回転変位増幅機構を構成することができる。
【００２３】
この場合において回転変位増幅機構には、第１の挟持部材とともに上記制振材を挟み込むための第２の剛性の挟持部材を設けておくことができる（請求項３）。
このように剛性の一対の挟持部材でシート状の制振材を挟み込んで剪断変形させることにより、制振材を全体に亘って良好に剪断変形させ得て、かかる制振材の減衰性能を十分に引き出すことができる。
【００２４】
更にこの場合において回転変位増幅機構には、第２の建物構築部材から延び出した剛性の第２の支持部材と、上記回転支持手段よりも遠い位置において第２の支持部材と第２の挟持部材とを回転可能に連結する第２の回転連結手段とを更に設けておくことができる。
またこの場合において、上記回転支持手段は第１の挟持部材と第２の挟持部材とを、それぞれの隅部で互いに回転可能に連結し、それら一対の挟持部材を支持するものとなしておくことができる（請求項４）。
【００２５】
本発明においては、上記第１の建物構築部材及び第２の建物構築部材の一方を柱とし、他方を梁となしておくことができる（請求項５）。
或いはまた第１の建物構築部材及び第２の建物構築部材の一方を柱又は梁となし、他方を壁パネル等の面材となしておくことができる（請求項６）。
【００２６】
本発明においては、制振材として減衰定数が０．２以上、好ましくは０．３以上の高減衰を有するものを好適に用いることができる。
また本発明は上記のように戸建て住宅建物の制振構造として特に好適なものである（請求項７）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に本発明を戸建て住宅建物の制振構造に適用した場合の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において１０は柱、１２は上梁であり、それら柱１０と上梁１２との交叉部である仕口に制振装置１４が組み込んである。
【００２８】
この制振装置１４は、図２に示しているように鋼板から成る一対の挟持部材１６，１８と、それらによって挟まれたシート状の制振材２０とを有している。
ここで制振材２０は、一方の面と他方の面とを挟持部材１６及び１８のそれぞれに接着固定してある。
【００２９】
２２は柱１０から水平方向に延び出した支持金具で、固定部２４において柱１０の側面に固定されている。
また２６は上梁１２から下向きに延び出した支持金具で、固定部２８において上梁１２の下面に固定されている。
【００３０】
一方の支持金具２２は、その先端部が軸３０により挟持部材１６に回転可能に連結されている。即ちこの実施形態では、軸３０が支持金具２２と挟持部材１６とを回転可能に連結する回転連結手段を構成している。
【００３１】
一方上梁１２から下向きに延び出した支持金具２６もまた、その先端部において軸３２により今一方の挟持部材１８に回転可能に連結されている。
即ち軸３２が、支持金具２６と挟持部材１８とを回転可能に連結する連結手段を成している。
【００３２】
一対の挟持部材１６及び１８は、それら軸３０，３２よりも柱１０と上梁１２との交叉点、つまりそれらの相対的な回転中心に近い位置において、その隅部が軸３４により回転可能に連結され且つ支持されている。
この実施形態では、軸３４が挟持部材１６及び１８をそれぞれ回転可能に支持する回転支持手段を成している。
【００３３】
本実施形態では、一対の挟持部材１６，１８、支持金具２２，２６、軸３０，３２及び３４が、柱１０と上梁１２との相対的な回転変位を増幅して制振材２０に加え、これを大変形させるための回転変位増幅機構１５を構成している。
【００３４】
尚本実施形態において、柱１０を第１の建物構築部材、上梁１２を第２の建物構築部材として、また挟持部材１６を第１の挟持部材、支持金具２２を第１の支持部材、軸３０を第１の回転連結手段として、また挟持部材１８を第２の挟持部材、支持金具２６を第２の支持部材、軸３２を第２の回転連結手段として考えることもできる。
【００３５】
或いはまた上梁１２を第１の建物構築部材、柱１０を第２の建物構築部材として、更には挟持部材１８，支持金具２６，軸３２をそれぞれ第１の挟持部材，第１の支持部材及び第１の回転連結手段とし、また挟持部材１６，支持金具２２及び軸３０をそれぞれ第２の挟持部材，第２の支持部材及び第２の回転連結手段として考えることもできる。
【００３６】
本実施形態において、制振材２０は熱可塑性エラストマーにて構成されている。
但しこの実施形態において、熱可塑性エラストマーには未加硫ゴムが配合されており、その未加硫ゴムの配合によって振動減衰性能が高められている。
本実施形態では減衰定数０．２以上の高減衰の熱可塑性エラストマーが用いられている。この減衰定数は更に高い値、例えば０．３以上としておくことがより望ましい。
【００３７】
尚制振材２０としての熱可塑性エラストマー、更にそこに配合した未加硫ゴムはあくまで粘弾性体エラストマー及びこれに含有させた減衰付与材の一例であって、他の様々な種類の粘弾性体エラストマーを用いることが可能である。例えばかかる粘弾性エラストマーとしてゴムから成るエラストマーを用いることも可能である。
【００３８】
ここで熱可塑性エラストマーは熱可塑性ゴムとも称されるもので、常温即ち通常の使用状態では弾性を示し、加熱すると溶融し熱可塑性樹脂としての流動性を示すものである。
この熱可塑性エラストマーとしては従来種々のものが知られているが、その代表的なスチレン系熱可塑性エラストマーの場合、ポリスチレンブロックと柔軟なポリオレフィン構造のエラストマーブロックとで構成されており、ポリスチレンのガラス転位温度（Ｔｇ）以下の温度でポリスチレンが架橋点としての役割を果し、分子と分子とを疑似橋架け結合する。
そしてエラストマーブロックがゴム的な働きをし、全体として使用状態で粘弾性挙動を示す。
【００３９】
この種熱可塑性エラストマーはそれ自体粘弾性を有しているが、この実施形態では更にそこに未加硫ゴムが配合により加えられ、その未加硫ゴムの有する粘性的な性質によって振動減衰性能が更に高められている。
【００４０】
ここで上記減衰定数は以下の方法で求められる。
図７（イ）に示すように、エラストマー（A）を金具（B）で挟み且つそれらを接着する。エラストマー（A）の大きさは２５ｍｍ×２０ｍｍ，厚み４ｍｍである。
これを矢印方向に加振して、図７（ロ）に示す動的荷重−歪みループ曲線を求める。
【００４１】
そして加振の時間に対する剪断歪み値（δ）と、荷重値（Ｑｄ）との解析から、下記の数式（１）〜（３）に従い動的剪断特性を求める。
尚測定条件は、剪断歪み量：±１６ｍｍ（エラストマー（A）の厚みに対して２００％），周波数（ｆ）：０．５Ｈｚ，測定温度：常温とする。
等価剛性：Ｋｅｑ＝Ｑｄ／δ（ｋＮ／ｍ）・・・（１）
等価減衰係数：Ｃｅｑ＝ΔＷ／πωδ２（ｋＮ・ｓ／ｍ）・・・（２）
減衰定数：Ｈｅｑ＝ΔＷ／４πＷ・・・（３）
（但し式中ω＝２πｆ，Ｗ＝Ｋｅｑδ２／２，ΔＷは荷重−歪みループで囲まれた面積を表す。）
【００４２】
本実施形態では、図３に示しているように柱１０と上梁１２とがその交叉点を中心として相対的に回転変位すると、回転変位増幅機構１５によってその変位が増幅され、制振材２０に加えられる。
これにより制振材２０が大きく剪断変形させられて減衰効果を発揮する。
【００４３】
図４は回転変位増幅機構１５の増幅の原理を単純化して模式的に表している。
同図に示しているように上梁１２が柱１０との交叉点Ｏを中心として角度θだけ回転変位すると、挟持部材１８がその隅部の軸３４回りにθ＋αだけ大きく回転変位させられる。即ち挟持部材１８が、柱１２の回転変位角θに対してαだけより大きく回転変位させられる。
そして挟持部材１８の大きな回転変位によって、制振材２０が大きく剪断変形させられる。
【００４４】
以上では簡単化するために軸３４が位置固定であるとして説明したが、実際には上梁１２が回転変位するとこれに伴って軸３４が図５に示しているように距離ｄだけ交叉点Ｏ側に移動する。
その結果として挟持部材１６もまた軸３４を中心として図５中反時計方向に回転運動し、これにより一対の挟持部材１８，１６は、当初の状態から図５に示す角度βだけ互いに逆方向に大きく相対的に回転変位する。
【００４５】
つまり上で述べた上梁１２の回転角θでの回転変位は、要するに上梁１２と柱１０との相対的な回転変位であり、その結果として回転変位増幅機構１５により挟持部材１８と１６とが軸３４を回転中心として互いに逆方向に大きく回転運動し、それらによって挟まれた制振材２０に対し大きな剪断変形を加える。
その結果として制振材２０は十分に減衰効果を発揮し、建物の振動を効果的に抑制する。
【００４６】
尚、図５では上梁１２と柱１０とが互いに接近する方向に相対的に回転変位した場合であるが、これとは逆に上梁１２と柱１０とが互いに離れる方向に、つまり交叉角度を開く方向に回転変位した場合においても、同様に回転変位増幅機構１５は図６に示しているように上梁１２と柱１０との回転変位を増幅し、制振材２０を大きく剪断弾性変形させる。
【００４７】
このように本実施形態によれば、フレーム構造の剛性が弱かったり、また建物構築部材間に隙間やがたがあって外部から加わった振動がそこで一部吸収されることがあっても、回転変位増幅機構１５によって第１及び第２の建物構築部材としての柱１０及び上梁１２の相対回転変位を増幅して制振材２０に加えることができるため、制振材２０を大きく剪断変形させ得て制振材２０による減衰作用を十分に行わせ得、建物の振動を良好に抑制することができる。
【００４８】
本実施形態では僅かな振動でも制振材２０を大きく変形させて減衰を行わせることができるため、交通振動のような微振動に対しても十分に効果を発揮することができる。
【００４９】
図８及び図９は本発明の他の実施形態を示している。
この実施形態は、柱１０と壁パネル３６とにまたがって制振装置３８を組み込んだ例である。
【００５０】
図９にその制振装置の構成が拡大して具体的に示してある。
同図に示しているようにこの実施形態では、挟持部材１８が壁パネル３６に固定してあり、柱１０側に保持された今一方の挟持部材１６とで制振材２０を挟持している。
【００５１】
柱１０には、上記と同様にして支持金具２２が取り付けられており、その支持金具２２と挟持部材１６とが、軸３０によって回転可能に連結されている。
また一対の挟持板１６と１８とは、柱１０と下梁４２又は上梁１２との交叉点Ｏに近い位置において、回転支持手段としての軸３４により互いに回転可能に連結され支持されている。
【００５２】
尚本実施形態では、柱１０が第１の建物構築部材を成しており、挟持部材１６が第１の挟持部材を、支持金具２２が第１の支持部材を、軸３０が第１の回転連結手段を成している。
同図において４０は、一対の挟持部材１６，１８，支持金具２２，軸３０，３４にて構成された回転変位増幅機構を表している。
【００５３】
この実施形態においても、柱１０と壁パネル３６との相対的な回転変位を増幅して制振材２０に加え、これを大きく剪断変形させることができる。
これによって制振材２０による減衰作用に基づいて建物を効果的に制振することができる。
【００５４】
尚、この実施形態では柱１０と壁パネル３６とにまたがって制振装置３８を組み込んでいるが、下梁４２或いは上梁１２と壁パネル３６との間に制振装置３８を組み込むようになすことも可能である。
【００５５】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明においては例えば図８及び図９の実施形態において挟持部材１８を省略して、制振材２０を直接壁パネル３６に固着するといったことも場合により可能であるなど、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態の制振構造を示す図である。
【図２】同実施形態の要部拡大断面図である。
【図３】同実施形態の制振構造を作用状態で示す図である。
【図４】同実施形態の制振構造による制振の原理を単純化して示す説明図である。
【図５】同実施形態の制振構造の作用説明図である。
【図６】同実施形態の制振構造の図５とは異なる作用説明図である。
【図７】減衰定数の求め方の説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図９】図８の実施形態の制振構造の要部を示す図である。
【図１０】従来の制振構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  柱
１２  上梁
１４，３８  制振装置
１５，４０  回転変位増幅機構
１６，１８  挟持部材
２０  制振材
２２，２６  支持金具
３０，３２，３４  軸
３６  壁パネル
【図１】
2005213958.tif 000003
【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】
2005213958.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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