(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽量鉄骨型材からなる組枠体の内側に、外スリーブの内部に内スリーブが遊挿されて上記両スリーブの重合部間に粘弾性体が介装されてなるブレース型粘弾性ダンパーを配設して構成される制震フレームの振動減衰性能を実演解説するための施設であって、
略ドーム状の出入口を有する独立した展示室内に、
（１）制震フレームの構造及び性能を説明する解説パネルと、
（２）形鋼材からなる構造体の上梁と下梁との間に上記制震フレームが結合され、上記上梁に連結された加振装置がスイッチ操作により駆動して上記上梁に対し水平反復荷重を作用させることにより、上記制震フレームが正面視平行四辺形状に変形し、上記制震フレームの内側に配設された上記粘弾性ダンパーが伸縮しながら上記変形を吸収する様子を実演によって示す水平振動実演装置と、
（３）内部が左右に二分された略箱型装置の底部に平坦な硬質材からなる底板が設置され、上記粘弾性ダンパーに内蔵されるものと同じ材質の粘弾性体からなる球状試験体と、合成ゴムからなる球状試験体とを、該装置の前面に設けられた操作部から投入して上記底板上に落下させたときの弾み方の違いを実演によって示す粘弾性体の減衰効果実演装置と、
（４）堅固な箱体の内部に、上記粘弾性ダンパーと、その比較対象である鋼棒製の筋交いその他の軸部材とが並置状態で保持され、操作部のスイッチ操作により、上記粘弾性ダンパー及び筋交いその他の軸部材に別々に又は同時に軸方向の引張反復荷重が作用して、上記粘弾性ダンパー及び筋交いその他の軸部材における温度変化がサーモグラフ画像によってディスプレイ装置に表示される事により、上記粘弾性ダンパーが振動エネルギーを熱エネルギーに変換する作用を、上記筋交いその他の軸部材との対比によって示す引張実演装置と、
が設置されてなることを特徴とする制震フレームの性能実演施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレース型粘弾性ダンパーを利用した制震フレームの性能を、一般見込客に対し分かりやすく訴求して印象づけるための性能実演施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅等の建物に採用される軽量鉄骨軸組架構、あるいはこれに準じた軽量鉄骨系プレハブ架構のための制震（制振）技術として、本出願人は、図１、２に示すような制震フレーム１を特許文献１、２等に提案している。この制震フレーム１は、所定の間隔をおいて立設した左右一対の柱材（縦枠材）２、２と、それらの上下端部同士をそれぞれ連結する上下一対の横架材（横枠材）３、３とによって構成した矩形の組枠体に、柱材２、２の中間部位同士を連結する中桟４を架設し、その中桟４によって分割された上下二つの領域Ｒ１、Ｒ２内に、ブレース型粘弾性ダンパー５、５を上下で傾斜方向の異なる対角線状に配設したものである。
【０００３】
各横架材３、３はリップ溝型鋼によって形成され、各柱材２、２は、横架材３と同じリップ溝形鋼を２本、背合せに接合して形成されている。また、中桟４も、横架材３、３と同様のリップ溝形鋼により形成されている。柱材２、２と横架材３、３との仕口接合部、及び柱材２、２と中桟４との仕口接合部は、それぞれ溶接によって固着されている。この制震フレーム１は、上下の横架材３、３を上下の梁６、６にそれぞれ溶接することにより、軸組架構における耐震・制震要素となる。
【０００４】
上下のブレース型粘弾性ダンパー５、５は同じ構造のもので、いずれも、略長方形断面の筒状をなす外スリーブ７の内部に、外スリーブ７よりも小断面の筒状をなす内スリーブ８が遊挿され、両スリーブの重合部間に粘弾性体９（網かけ状に示す）が介装されることにより、外スリーブ７と内スリーブ８とが接着されている。粘弾性体９としては、例えばゴム系、アスファルト系、アクリル系、スチレン系等の高分子化合物が好適に用いられる。この粘弾性体９は、両スリーブ７、８が相反する軸方向に変位しようとすると剪断変形して、軸方向の振動を減衰させる作用をなす。
【０００５】
ブレース型粘弾性ダンパー５の端部には、枠組体の厚さ方向に薄くなる偏平部１０、１１がそれぞれ形成され、それらの偏平部１０、１１に連結金具１２、１３がボルト・ナット締結される。外スリーブ７の端部に取り付けられた連結金具１２は側面視コ字状の抱持部１４を有し、この抱持部１４が、柱材２と中桟４との仕口接合部に溶接された連結板１５を挟むようにして、連結板１５にボルト・ナット締結される。また、内スリーブ８の端部に取り付けられた連結金具１３は、その延設部分が、柱材２と横架材３との仕口接合部に溶接された２枚のガセットプレート１６、１６の間に挟み込まれてボルト・ナット締結される。
【０００６】
このように構成された制震フレーム１は、ブレース型粘弾性ダンパー５が適度な粘弾性を有しており、かつ、組枠体全体が適度な剛性を有しているため、地震の振動により各粘弾性ダンパー５が適度に変形して、振動エネルギーを熱エネルギーに変換しながら、振動を効率的に減衰する。これにより、地震による建物の変形を吸収して復元を助け、構造躯体や内装材の損傷を軽減して、建物の長寿命化を図ることができる。
【特許文献１】特開２００６−２８３３７４号公報
【特許文献２】特開２００７−１６４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
住宅メーカーの営業担当者が、耐震、免震、制震等の技術に関する知識をほとんど持たない一般の見込客（住宅の購入や建築を検討している顧客）に対して、上記のような技術的特徴をわかりやすく説明することは容易ではない。特に、上記した制震技術は、地震による振動エネルギーを熱エネルギーに変換しながら振動を減衰するものであるから、その作用や効果を視覚的に把握しづらいという問題もある。
【０００８】
そこで、本発明は、例えば住宅展示場等に並設されるような形態で、上記制震フレーム構造の優れた作用効果を一般の見込客等に対してわかりやすく訴求し、その性能を強く印象づけることのできる制震フレームの性能実演施設を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するため、本発明は、軽量鉄骨型材からなる組枠体の内側に、外スリーブの内部に内スリーブが遊挿されて上記両スリーブの重合部間に粘弾性体が介装されてなるブレース型粘弾性ダンパーを配設して構成される制震フレームの振動減衰性能を実演解説するための施設であって、略ドーム状の出入口を有する独立した展示室内に、
（１）制震フレームの構造及び性能を説明する解説パネルと、
（２）形鋼材からなる構造体の上梁と下梁との間に上記制震フレームが結合され、上記上梁に連結された加振装置がスイッチ操作により駆動して上記上梁に対し水平反復荷重を作用させることにより、上記制震フレームが正面視平行四辺形状に変形し、上記制震フレームの内側に配設された上記粘弾性ダンパーが伸縮しながら上記変形を吸収する様子を実演によって示す水平振動実演装置と、
（３）内部が左右に二分された略箱型装置の底部に平坦な硬質材からなる底板が設置され、上記粘弾性ダンパーに内蔵されるものと同じ材質の粘弾性体からなる球状試験体と、合成ゴムからなる球状試験体とを、該装置の前面に設けられた操作部から投入して上記底板上に落下させたときの弾み方の違いを実演によって示す粘弾性体の減衰効果実演装置と、
（４）堅固な箱体の内部に、上記粘弾性ダンパーと、その比較対象である鋼棒製の筋交いその他の軸部材とが並置状態で保持され、操作部のスイッチ操作により、上記粘弾性ダンパー及び筋交いその他の軸部材に別々に又は同時に軸方向の引張反復荷重が作用して、上記粘弾性ダンパー及び筋交いその他の軸部材における温度変化がサーモグラフ画像によってディスプレイ装置に表示される事により、上記粘弾性ダンパーが振動エネルギーを熱エネルギーに変換する作用を、上記筋交いその他の軸部材との対比によって示す引張実演装置と、
が設置されたものとして特徴づけられる。                                               
【発明の効果】
【００１１】
上述のように構成される本発明の制震フレームの性能実演施設によれば、粘弾性体が顕著な減衰性能を有していることや、この粘弾性体を内蔵したダンパーが振動や揺れのエネルギーを吸収して熱エネルギーへと効率的に変換することを、技術的知識の乏しい一般の見学者に対しても視覚的に実感させ、強く印象づけることができる。その結果、制震フレーム構造を採用した建物の性能や品質に対する信頼感を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１３】
図３は、本発明の実施形態に係る制震フレームの性能実演施設２０の概略的な構成を示した平面図である。この性能実演施設２０は、例えばモデル住宅の展示場等に並設されることを想定したもので、平坦な単一の床面を有する略矩形平面の展示室２１を具備している。展示室２１は窓の無い四面の壁に囲まれて独立しており、そのうちの一面の、長手方向の壁の略中央に出入口２２が設けられている。例示した性能実演施設２０は、全体として、高度な先進技術を扱う未来型の研究所や、あるいは宇宙基地のような造形イメージでデザインされ、施設の名称にも、例えば「地震動エネルギー吸収システム研究所」といったネーミングが施される。
【００１４】
図４は出入口２２の外側から展示室２１の室内方向を見たイメージを表す図である。出入口２２は、高度な先進性を連想させるように、側壁及び天井が略ドーム状に形成されている。出入口２２は適当な奥行きを有し、その奥部には両開き式の自動扉２３が設けられている。自動扉２３は、その召合せ部が開閉方向に凹凸を有する形状となされ、例えば壁面に設けられたセンサスイッチ２４に触れるか手を近づけることにより開閉する。側壁及び天井の内側には、他にも、未来的な形状にデザインされた照明２５や案内パネル２６等が設置されている。このような出入口２２周りの造形によって、テーマパーク的なイメージを創出し、展示室２１内に案内される見学者の好奇心を高揚させる。
【００１５】
出入口２２を通って展示室２１内に入ると、その奥正面には、制震フレーム１の構造や性能を文字、音声、映像等でわかりやすく説明する解説パネル３０が設置されている。解説パネル３０には、複数のディスプレイ装置や、音声説明用のスピーカ、それらを操作するためのスイッチ類、装飾的な照明や各種インジケータ類等が、出入口２２と同様に未来的なデザインイメージを施されて配設されている。
【００１６】
出入口２２から解説パネル３０に向かって左側には、制震フレーム１に水平方向の反復荷重を与えたときの挙動を実演する水平振動実演装置４０が設置されている。図５は、水平振動実演装置４０の概略的な構成を示す図である。水平振動実演装置４０は、形鋼材を組み合わせて構成された堅固な構造体４１を具備し、その向かって右側には、制震フレーム１の実物が上梁４２及び下梁４３に接合された状態で保持されている。下梁４３は構造体４１の基底部４４に結合されており、上梁４２は向かって左側に設置された加振装置４５に連結されている。制震フレーム１は、図１、２に示したものと同じであり、対応する部位には共通の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００１７】
構造体４１の手前には操作パネル４６が設置され、操作パネル４６には、加振装置４５を操作するためのスイッチやレバー、荷重の大きさを示すゲージ等が設けられている。スイッチ等を見学者が操作すると、音声説明を伴いながら加振装置４５が駆動して、上梁４２に対し大地震の横揺れに相当する水平荷重を反復的に作用させる。この水平反復荷重によって上梁４２が左右方向に揺動し、上梁４２と下梁４３との間に接合された制震フレーム１が正面視略平行四辺形状に変形する。このとき、制震フレーム１の内側に配設されたブレース型粘弾性ダンパー５が、あたかも空気入れのように伸縮しながら、制震フレーム１の変形を吸収する様子が再現される。これにより、見学者は、制震フレーム１の減衰性能を視覚的に実感することができる。なお、粘弾性ダンパー５における外スリーブ７と内スリーブ８の重合端（図２における△印）付近に、例えば鮮明な塗料で目印をつけておくなどすれば、粘弾性ダンパー５の伸縮状態が一層、分かりやすくなる。
【００１８】
出入口２２から解説パネル３０に向かって右側には、ブレース型粘弾性ダンパー５に内蔵される粘弾性体９の減衰効果実演装置５０と、ブレース型粘弾性ダンパー５に引張方向の反復荷重を与えたときの挙動を実演する引張実演装置７０とが設置されている。
【００１９】
図６は、粘弾性体９の減衰効果実演装置５０の概略的な構成を示す図である。減衰効果実演装置５０は、ブレース型粘弾性ダンパー５に内蔵されるものと同じ材質の粘弾性体からなる球状試験体５１を適当な高さから自然落下させ、底板５２上で弾む様子を見せる装置である。比較のため、一般的な合成ゴムからなる同じ大きさの球状試験体５３も、同じ高さから落下させることができるように構成される。
【００２０】
装置の全体形状は略箱型で、内部は左右に二分されている。前面には透明のアクリル板５４が取り付けられている。前面中央に操作部５５が設けられ、この操作部５５に、球状試験体５１を投入するための投入孔５６、５７とスイッチ５８等が設けられている。投入孔５６、５７は左右に並んで２個、設けられ、一方の投入孔５６には粘弾性体９からなる球状試験体５１を、他方の投入孔５７には合成ゴムからなる球状試験体５３を、見学者が自らの手で投入する。投入は左右同時でも別々でもよい。各投入孔５６、５７には揚送機５９が接続され、スイッチ５８の操作により、投入された球状試験体５１、５３が中央の支柱６０に沿ってぞれぞれ上方へ運ばれる。支柱６０の上部近傍まで持ち上げられた球状試験体５１、５３は、左右それぞれに設けられた漏斗状の球受部６１、６２に落下し、左右それぞれに設けられた透明な螺旋状の管路６３、６４内を転がり落ちて、ボウル状の落下容器６５、６６内に転がり込み、落下容器の底に形成された落下口６７、６８から真下に落下する。底板５２は平坦な硬質材からなり、この底板５２に球状試験体５１、５３が衝突して跳ね上がる。このような構成によれば、一般の合成ゴムからなる球状試験体５３は底板５２に衝突してよく弾み、何度も跳ね返るのに対し、粘弾性体からなる球状試験体５１はほとんど弾まず、優れた減衰効果を奏することを見学者に対して実感的に理解させることができる。
【００２１】
落下した球状試験体５１は、底板５２に設けられた微小な傾斜に沿って手前まで転がり、アクリル板５４の下部に設けられた左右それぞれの隙間６９を通じて再度、拾い上げることができるようになっている。見学者は、球状試験体５１、５３を何度も投入して、それらが転がり落ちる様子や落下して跳ね上がる様子を、楽しみながら観察することができる。
【００２２】
図７は、引張実演装置７０の概略的な構成を示す図である。例示の引張実演装置７０は、軸方向の引張反復荷重に対する粘弾性ダンパー５の挙動を、鋼棒製の筋交い７１と比較しつつ観察することができるように構成した装置である。装置全体は堅固な箱体７２に組み込まれ、その内部の片側には粘弾性ダンパー５が、他側には中間部にターンバックル７３を有する鋼棒製の筋交い７１が、それぞれ軸方向を縦向きにして保持されるようになっている。箱体７２の上部には、油圧ポンプを利用した引張装置（図示せず）が設置されており、粘弾性ダンパー５及び筋交い７１の上端部が、ピン部材又はボルト・ナットを介して、それぞれ引張装置に連結されている。粘弾性ダンパー５及び筋交い７１の下端部は、それぞれ装置の基底部７４にボルト・ナットを介して固定されている。
【００２３】
箱体７２の前面は開放されているか、あるいは透明アクリル板等からなる扉（図示せず）によって開閉自在に塞がれている。箱体７２の側部に操作部７５や制御盤（図示せず）が設けられ、操作部７５には見学者のためのスイッチが配設されている。また、箱体７２の上部前面にはディスプレイ装置７６が取り付けられている。
【００２４】
見学者が引張実演装置７０の前に立って、操作部７５のスイッチを操作すると、音声説明を伴いながら粘弾性ダンパー５を保持する引張装置が駆動して、粘弾性ダンパー５に軸方向の引張荷重を反復的に作用させる。引張荷重の大きさは、粘弾性ダンパー５を概ね２０〜３０ｍｍ引き伸ばす程度（数トン程度）、反復周期は２〜３回／秒、作用時間は３０秒〜６０秒程度を目安とする。このような実演により、粘弾性ダンパー５が円滑に伸縮する様子を見学者に理解させることができる。
【００２５】
ディスプレイ装置７６には、赤外線カメラ（図示せず）で撮影した粘弾性ダンパー５のサーモグラフ画像が表示されて、粘弾性ダンパー５の内部温度が徐々に上昇する様子が色変化によって示される。これにより、振動エネルギーが熱エネルギーへと変換される様子が可視化される。同時に、音声でもエネルギー変換の作用が説明される。
【００２６】
所定の実演時間が経過したら、粘弾性ダンパー５を引き伸ばした状態で引張装置を停止させる。そこで油圧を解放すると、粘弾性ダンパー５がゆっくりと元の長さに戻ってゆく様子を見せることができる。ディスプレイ装置７６に表示されたサーモグラフ画像も、時間経過とともに粘弾性ダンパー５の内部温度が低下していく様子を示す。なお、この引張実演装置７０においても、粘弾性ダンパー５における外スリーブ７と内スリーブ８の重合端（図２における△印）付近に、例えば鮮明な塗料で目印をつけておくなどすれば、粘弾性ダンパー５の伸縮状態が一層、分かりやすくなる。
【００２７】
丸鋼棒からなる筋交い７１についても、同様の引張反復荷重を作用させる。サーモグラフ画像も同様に表示する。この実演により筋交い７１も伸縮するが、伸縮寸法や温度上昇の点では粘弾性ダンパー５が優位であることが、上記実演との対比によって明確に示される。筋交い７１は、所定以上の引張反復荷重をかけると塑性変形して、荷重を解放しても弓形に撓んだまま元に戻らなくなるので、この場合は、ターンバックル７３を締め直して本来の長さに戻した後、再度、実演を行うする。
【００２８】
なお、粘弾性ダンパー５に対して引張反復荷重を作用させる実演行程と、筋交い７１に対して引張反復荷重を作用させる実演行程とは、別々に行われるように構成してもよいし、同時に行われるように構成してもよい。また、例示形態では、粘弾性ダンパー５との比較対象としてターンバックル７３付きの丸鋼棒製筋交い７１を採用しているが、これに替えて適当な公知の軸部材等を採用してもよい。
【００２９】
また、サーモグラフ画像については、実際に引張反復荷重をかけている状態の粘弾性ダンパー５や筋交い７１を撮影してリアルタイムで表示してもよいが、その場合は実演終了後の自然冷却に時間がかかり、実演再開までの時間的効率が低下する。したがって、予め録画しておいた画像を実演操作と同期させて表示するようにしてもよい。
【００３０】
上述のように構成された制震フレームの性能実演施設２０は、見学者を、その空間テーマに惹きつけ、驚かせ、楽しませる要素を具備している。このような性能実演施設２０を利用して見込客を説得することにより、制震フレーム構造を備えた建物の性能や品質について、大きな信頼や安心を獲得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る制震フレームの基本的構成を示す正面図である。
【図２】上記制震フレームに用いられる粘弾性ダンパーの基本構造を示す説明図であって、（ａ）が中間部を破断した正面図、（ｂ）が側面側の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る制震フレームの性能実演施設の概略平面図である。
【図４】上記性能実演施設の出入口周りの造形イメージを示す透視図である。
【図５】水平振動実演装置の概略構成を示す図である。
【図６】粘弾性体の減衰効果実演装置の概略構成を示す図である。
【図７】引張実演装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  制震フレーム
５  粘弾性ダンパー
７  外スリーブ
８  内スリーブ
９  粘弾性体
２０  性能実演施設
２１  展示室
２２  出入口
３０  解説パネル
４０  水平振動実演装置
５０  減衰効果実演装置
５１  球状試験体
７０  引張実演装置
７１  筋交い
【図１】
0005157371.tif 000002
【図２】
0005157371.tif 000003
【図３】
0005157371.tif 000004
【図４】
0005157371.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005157371.tif 000007
【図７】
0005157371.tif 000008