(57)【要約】【課題】既存および新築を問わず施工が可能であり、確実に地震などの震動に耐え得ることが可能な建築物の制振装置を提供する。【解決手段】基礎１または梁５などの水平部材、および、上下の水平部材間に配設した柱３，４などの垂直部材を備えた建築物の制振装置であって、一対の水平部材および垂直部材で囲繞された空間６において対角位置にかけて配設するブレース１０と、ブレース１０の一端に配設し、水平部材および垂直部材の少なくとも一方に固定する固定部材１３Ａ，１３Ｂと、ブレース１０の他端に移動可能に配設した板バネ２５Ａ〜２５Ｃと、ブレース１０が板バネ２５Ａ〜２５Ｃに対して略直交方向に延びるように板バネ２５Ａ〜２５Ｃを装着し、水平部材および垂直部材の少なくとも一方に固定する装着部材１７Ａ〜１７Ｄとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下側に位置する基礎または梁と上側に位置する梁などの水平部材、および、上下の水平部材間に配設した柱などの垂直部材を備えた建築物の制振装置であって、
それぞれ一対の前記水平部材および垂直部材で囲繞された空間において対角位置にかけて配設するブレースと、
前記ブレースの一端に配設し、前記水平部材および垂直部材の少なくとも一方に固定する固定部材と、
前記ブレースの他端に移動可能に配設した板バネと、
前記ブレースが前記板バネに対して略直交方向に延びるように前記板バネを装着し、前記水平部材および垂直部材の少なくとも一方に固定する装着部材と
を備えることを特徴とする建築物の制振装置。
【請求項２】
前記ブレースは、ターンバックルを介して連結した一対の線条部材からなり、前記板バネに対して所定の張力が予め加わるように装着するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の建築物の制振装置。
【請求項３】
前記装着部材に、全長が異なる２以上の板バネを配設しており、その全長は、前記ブレースの端部に向けて順次短くなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の建築物の制振装置。
【請求項４】
前記建築物において地上第一層のフロアでは、前記ブレースの下側に配設する固定部材または装着部材を、基礎に固定するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の建築物の制振装置。
【請求項５】
前記建築物は二層以上のフロアを有し、下層と上層との境界部分に配設する固定部材または装着部材は、前記垂直部材に固定するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の建築物の制振装置。
【請求項６】
前記境界部分の下層と上層に配設した固定部材または装着部材を、垂直方向に延びる棒状部材によって互いに位置決したことを特徴とする請求項５に記載の建築物の制振装置。
【請求項７】
前記固定部材または装着部材を、水平部材に対して所定間隔をもって配設したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の建築物の制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の制振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来では、木造建築物の耐震構造といえば、筋交いや合板などの増壁工法が中心になっている。しかし、新たに壁を設ける場合、採光や通風の妨げになり、住宅の使い勝手が悪くなるため、住居としての本来の機能を失ったり、施工が困難な場合が多い。そのため、近年、開発されている耐震構造や制振構造は、新築建造物を対象としたものが多く、既存の建築物には大掛かりで採用できないものが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、従来の問題に鑑みてなされたもので、既存および新築を問わず施工が可能であり、確実に地震などの震動に耐え得ることが可能な建築物の制振装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するため、本発明の建築物の制振装置は、下側に位置する基礎または梁と上側に位置する梁などの水平部材、および、上下の水平部材間に配設した柱などの垂直部材を備えた建築物の制振装置であって、それぞれ一対の前記水平部材および垂直部材で囲繞された空間において対角位置にかけて配設するブレースと、前記ブレースの一端に配設し、前記水平部材および垂直部材の少なくとも一方に固定する固定部材と、前記ブレースの他端に移動可能に配設した板バネと、前記ブレースが前記板バネに対して略直交方向に延びるように前記板バネを装着し、前記水平部材および垂直部材の少なくとも一方に固定する装着部材とを備える構成としている。
【０００５】
前記建築物の制振装置では、建築物に水平方向の力が加わると、木材からなる水平部材および垂直部材が弾性的に撓み、長方形状をなす空間が略菱形形状をなすように変形する。そうすると、装着部材の板バネは、一端が固定されたブレースによって弾性的に湾曲した後、板バネが弾性的に復元することにより、変形を戻すように作用する。そのため、確実な制振作用を得ることが可能であり、既存および新築を問わず、木造建築物の補強を実現できる。そして、この制振装置では、厚肉の筋交いや合板などの増壁工法ではないため、透光性や通風性を失うという不都合が生じることはない。
【０００６】
この建築物の制振装置では、前記ブレースは、ターンバックルを介して連結した一対の線条部材からなり、前記板バネに対して所定の張力が予め加わるように装着することが好ましい。
また、前記装着部材に、全長が異なる２以上の板バネを配設しており、その全長は、前記ブレースの端部に向けて順次短くすることが好ましい。
このようにすれば、確実な制振作用を得ることができる。
【０００７】
さらに、前記建築物において地上第一層のフロアでは、前記ブレースの下側に配設する固定部材または装着部材を、基礎に固定することが好ましい。このようにすれば、外力の付加の終了後に確実な復元作用を得ることができる。
【０００８】
さらにまた、前記建築物は二層以上のフロアを有し、下層と上層との境界部分に配設する固定部材または装着部材は、前記垂直部材に固定することが好ましい。
この場合、前記境界部分の下層と上層に配設した固定部材または装着部材を、垂直方向に延びる棒状部材によって互いに位置決することが好ましい。
また、前記固定部材または装着部材を、水平部材に対して所定間隔をもって配設することが好ましい。
このようにすれば、二層以上のフロアを有する建築物において、上層フロアの制振作用および復元作用を確実に得ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の建築物の制振装置では、既存および新築を問わず、確実な制振作用を得ることが可能であり、建築物の補強を実現できる。そして、この制振装置では、厚肉の筋交いや合板などの増壁工法ではないため、透光性や通風性を失うという不都合が生じることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１１】
図１から図４は、本発明の第１実施形態に係る建築物の制振装置を示す。この第１実施形態の制振装置は、既存の木造建築物を地震などの震動に耐え得るように補強するもので、図１に示すように、大略、一対のブレース１０と、該ブレース１０の下端を固定する固定部材１３Ａ，１３Ｂと、前記ブレース１０の上端に配設した板バネ２５Ａ〜２５Ｃを位置決めする装着部材１７Ａ〜１７Ｄとからなる。
【００１２】
まず、この種の木造建築物は、コンクリート製の基礎１の上に木製の土台２を配設し、この土台２上に、それぞれ木製の通し柱３および管柱４を配設するとともに、管柱４の上端に梁５を配設した構造をなす。これらのうち、基礎１、土台２および梁５は、地面に対して水平方向に延びるように配設する水平部材であり、通し柱３および管柱４は、地面に対して垂直方向に延びるように配設する垂直部材である。なお、これらは、周知の工法に従って図示しないボルトや留め具、または、ダボやホゾなどの連結構造によって連結されている。
【００１３】
そして、木造建築物は、前記土台２、管柱４および梁５で囲繞された空間６の外側に、ベニア板やモルタル用のボードを取り付け、その表面に土やモルタルなどの図示しない外壁が形成されている。なお、前記柱３，４や梁５などの木材の外表面から外壁の表面までの厚さは３０〜３５ｍｍである。
【００１４】
前記ブレース１０は、前記空間６の対角位置にかけて延びるように配設されるものである。このブレース１０は、直径が約１６ｍｍの金属製の線条部材１１ａ，１１ｂと、これらを一体的に連結するターンバックル１２とを備えている。このターンバックル１２は、線条部材１１ａ，１１ｂの端部に形成されたネジ部に螺合され、線条部材１１ａ，１１ｂに対して一方向に回転させることにより、各線条部材１１ａ，１１ｂを互いに引き寄せるように螺合し、反対方向に回転させることにより、各線条部材１１ａ，１１ｂを互いに離反するように螺合する周知のものである。
【００１５】
前記固定部材１３Ａ，１３Ｂは、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、各左右対称な断面Ｌ字形状をなす取付金具であり、その一方には水平部材である基礎１にボルト止めするための貫通孔１４が設けられ、他方にはブレース１０を構成する線条部材１１ｂの下端に接合した連結板部１５にボルト止めするための貫通孔１６が設けられている。
【００１６】
前記装着部材１７Ａ〜１７Ｄは、ＳＳ４００の鋼材などからなる金属製であり、後述する板バネ２５Ａ〜２５Ｃをブレース１０を構成する線条部材１１ａに対して略直交方向に延びるように装着した状態で、水平部材である梁５に固定するものである。この装着部材１７Ａ〜１７Ｄは、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、梁５と略同一の高さを有するベース１８と、該ベース１８の上端縁から屈曲した引掛板部１９と、前記ベース１８に設けた装着部２０とを備えている。前記ベース１８の両側縁には、梁５にボルト止めするための貫通孔１８ａが設けられている。前記装着部２０は、板バネ２５Ａの両端を位置決めする一対の位置決め板２１，２１と、これら位置決め板２１，２１の両内側下部に設けた補強板２２，２２と、位置決め板２１の両外側上部に設けた枠板２３，２３と、これら枠板２３の前部を覆う前枠板２４とからなる。対称な形状をなす装着部材１７Ａ，１７Ｂは、図１および図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、半間毎に立設された管柱４，４の間の１つの空間６にブレース１０を架設するためのもので、一対の位置決め板２１，４を結ぶ仮想線がそのブレース１０の角度に対して直交方向に延びるように構成されている。また、線対称な形状をなす装着部材１７Ｃ，１７Ｄは、図１および図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、半間毎に立設された管柱４，４の２つの空間６にかけてブレース１０を架設するためのもので、一対の位置決め板２１，２１を結ぶ仮想線がそのブレース１０の角度に対して直交方向に延びるように構成されている。そして、これら装着部材１７Ａ，１７Ｂと装着部材１７Ｃ，１７Ｄとは、装着部２０の角度が相違し、その分、ベース１８の形状を相違させた点でのみ相違する。
【００１７】
前記装着部材１７Ａ〜１７Ｄには、バネ鋼鋼材（SUP9（マンガンクロム鋼鋼材））からなる３枚の板バネ２５Ａ〜２５Ｃが装着される。これら板バネ２５Ａ〜２５Ｃの中央には、ブレース１０に対して軸に沿って移動可能に配設するための挿通孔（図示せず）が設けられている。これら板バネ２５Ａ〜２５Ｃは、その横方向の全長がそれぞれ異なる寸法とされ、前記位置決め板２１の側からブレース１０の端部にかけて順番に短尺になるように配置される。また、その肉厚は、同様に位置決め板２１の側からブレース１０の端部にかけて順番に薄くなるように設定されている。なお、このブレース１０の上端には、抜け止め用の止板２６が接合されている。
【００１８】
ここで、最も長尺な板バネ２５Ａが一対の位置決め板２１，２１に支持される部位は、これら位置決め板２１，２１の内端縁である。そして、中間の寸法の板バネ２５Ｂは、前記位置決め板２１，２１の内端縁間の寸法より短く設定され、板バネ２５Ｃは、板バネ２５Ｂより更に短い寸法に設定されている。また、装着部２０は、板バネ２５Ａ〜２５Ｃを介して配設するブレース１０とベース１８との間に、外壁の肉厚より大きい隙間が形成されるように構成している。本実施形態では、位置決め板２１，２１の内端縁間の寸法を３００ｍｍ、板バネ２５Ａの全長を３６０ｍｍ、板バネ２５Ｂの全長を２５７ｍｍ、板バネ２５Ｃの全長を２１３ｍｍに設定している。また、装着部２０は、ベース１８の肉厚を含める前枠部までの奥行きが９１ｍｍであり、ブレース１０の軸心までの寸法が５０ｍｍになるように設定している。
【００１９】
次に、前記構成の制振装置を既存の木造建築物に適用する施工方法について具体的に説明する。
【００２０】
まず、木造建築物は、水平方向に加わる自重の２０％の力に耐え、垂直方向には水平方向の耐力に対して更に３０％（自重の６％）の力に耐え得る剛性（耐震性および制振性）を備えさせる必要がある。例えば、３０，０００ｋｇの家屋の場合、水平方向に加わる６，０００ｋｇの力および垂直方向に加わる１，８００ｋｇの力に耐え得る必要がある。ここで、垂直方向の耐力は、建築物自体で床荷重と鉛直荷重とが既に上回るように設計されるため、実際には考慮する必要はない。一方、この種の建築物の壁は、その外力に対する耐力の倍率が補強の種類によって下記の表１のように定められている。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
そして、建築物に必要な耐力と、定められた耐力倍率に基づいて前記構成の制振装置を設置する数および場所を決定し、その場所に屋外から施工を施す。
【００２３】
具体的には、まず、設置する梁５と管柱４との交差部分に対応する外壁を、装着部材１７Ａ〜１７Ｄより若干広く切り取る。その後、図１に示すように、線条部材１１ａを挿通させた板バネ２５Ａ〜２５Ｃを装着部２０に装着した装着部材１７Ａ〜１７Ｄを配置し、ボルト止めによって水平部材である梁５に固定する。これにより、線条部材１１ａは、外壁の外側において、空間６の対角方向に延びるように配置される。
【００２４】
ついで、線条部材１１ａの端部に、線条部材１１ｂを螺合させたターンバックル１２を螺合させるとともに、線条部材１１ｂに固定した固定部材１３Ａ，１３Ｂを、管柱４の下方に位置させて水平部材である基礎１にボルト止めする。
【００２５】
その後、線条部材１１ａ，１１ｂが近接するようにターンバックル１２を回転させ、板バネ２５Ａ〜２５Ｃによって所定の張力が予め加わった状態に調整する。最後に、外壁の切取部分に、耐熱性および弾性を有するウレタンフォームを吹き付けにより充填する。なお、この開口部分を閉塞するために、フード状のカバーを装着してもよい。
【００２６】
この制振装置を装着した建築物に対して、例えば図５に示すように、水平方向右向きの力Ｆが加わった場合には、木材からなる柱３，４や梁５が弾性的に撓み、長方形状をなす空間６が略菱形形状をなすように変形する。そうすると、変形する側に位置する装着部材１７Ｂの板バネ２５Ａ〜２５Ｃは、一端が固定されたブレース１０によって弾性的に湾曲する一方、逆側に位置する装着部材１７Ａでは、予め加えた張力が解除されるように作用する。即ち、力が加わる方向に対して逆方向上向きに延びる装着部材１７Ａの側は、建築物の変形の抑制には寄与しない。また、外壁の開口を閉塞したウレタンフォームは、弾性を有するため板バネ２５Ａ〜２５Ｃの変形を妨げることはない。
【００２７】
その後、装着部材１７Ｂの板バネ２５Ａ〜２５Ｄが弾性的に復元することにより、力Ｆとは逆向きに変形を戻すように作用する。そして、装着部材１７Ａの側の板バネ２５Ａ〜２５Ｃ、および、装着部材１７Ｂの板バネ２５Ａ〜２５Ｃのバネ力が平衡する変形前の状態で力が釣り合って停止する。この復元作用は、互いに位置ズレが生じ易い柱３，４や土台２および梁５に、固定部材１３Ａ，１３Ｂを固定するのではなく、打設された強固な基礎１に固定しているため、確実に得ることができるものである。
【００２８】
このように、本発明の制振装置では、確実な制振作用および復元作用を得ることができるように、木造建築物の補強を実現できる。そして、この制振装置では、厚肉の筋交いや合板などの増壁工法ではないため、透光性や通風性を失うという不都合が生じることはない。しかも、既存の木造建築物であるにも拘わらず、大掛かりな施工は不要であり、装着部材１７Ａ〜１７Ｄを取り付ける所定部位の外壁を取り除くだけであるため、安価でかつ居住者にとっても受け入れ易い。
【００２９】
図６から図１０は第２実施形態の建築物の制振装置を示す。この第２実施形態では、新築建築物の施工時に予め装着するようにした点で、第１実施形態と大きく相違している。具体的には、前記第１実施形態では、既存の木造建築物に施工するため、水平部材および垂直部材に囲繞された空間６の外部に位置するように制振装置を装着したが、第２実施形態では、新築の木造建築物に施工するため、空間６の内部に位置するように制振装置を装着し、建築物の外観を損なわないようにした点で大きく相違している。なお、この第２実施形態では、二層のフロアを有する建築物の制振補強の場合を説明する。
【００３０】
第２実施形態の制振装置は、図６に示すように、大略、一対のブレース３０と、該ブレース３０の上端を固定する２種の固定部材３３Ａ，３３Ｂ，３９Ａ，３９Ｂと、前記ブレース３０の下端に配設した板バネ６６Ａ〜６６Ｃを位置決めする装着部材４７Ａ，４７Ｂと、これら装着部材４７Ａ，４７Ｂの垂直方向の移動を阻止する位置決め部材５９Ａ，５９Ｂとからなる。
【００３１】
前記ブレース３０は、空間６内において対角位置にかけて延びるように配設されるもので、第１実施形態と同様に、直径が約１６ｍｍの金属製の線条部材３１ａ，３１ｂと、これらを一体的に連結するターンバックル３２とからなる。
【００３２】
２種の固定部材３３Ａ，３３Ｂ，３９Ａ，３９Ｂのうち、第１固定部材３３Ａ，３３Ｂは、その設置層の上層にフロアが存在しない場合や、上層階に制振装置を設置しない場合に使用するもので、第２固定部材３９Ａ，３９Ｂは、その設置層の上層にフロアを有しかつその上層階に制振装置を設置する場合に使用するものである。
【００３３】
前記第１固定部材３３Ａ，３３Ｂは、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、垂直部３３ａと水平部３３ｂとを有する各左右対称な正面視Ｌ字形状をなす取付金具であり、その垂直部３３ａには水平部材である梁５にボルト止めするための貫通孔３４が設けられ、水平部３３ｂには垂直部材である管柱４に固定するための貫通孔３５が設けられている。水平部３３ｂの寸法は、垂直部３３ａと柱３，４との間に所定の空間６が生じるように構成され、該第１固定部材３３によるボルト止め状態で、柱３，４と梁５とが強固には位置決め固定されないように構成している。この第１固定部材３３Ａ，３３Ｂの上端縁には、梁５の上面に引っ掛けて位置決めするための引掛板部３６が屈曲により設けられている。そして、この第１固定部材３３Ａ，３３Ｂには、ブレース３０の線条部材３１ａに接合した連結板部３７にボルト止めするために、貫通孔を有する第１連結部３８が接合により設けられている。この第１連結部３８は断面Ｌ字形状をなし、連結板部３７を連結する部分が、１つの空間６に架設するブレース３０の傾斜角度と一致するように設けられている。また、この第１連結部３８は、線条部材３１ａを連結した状態で、該線条部材３１ａが空間６の奥行きの中間位置、即ち、管柱４の軸芯と平行に位置するように設けられている。
【００３４】
前記第２固定部材３９Ａ，３９Ｂは、図６に示すように、下層フロアの空間６において、梁５と管柱４または通し柱３の隅部近傍に固定されるもので、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、各左右対称な略台形状をなす取付金具である。この第２固定部材３９Ａ，３９Ｂは、柱３，４の奥行きと略同一幅をなす側枠４０および上枠４１と、これらの一端を覆う端面４２と、側枠４０と端面４２とを補強する補強板４３とを備えている。側枠４０には、柱３，４にボルト止めするための貫通孔４４が設けられている。上枠４１には、後述する装着部材４７Ａ，４７Ｂとボルト８によって位置決めするための貫通孔４５が設けられている。そして、この第２固定部材３９Ａ，３９Ｂには、第１固定部材３３Ａ，３３Ｂと同様に、ブレース３０の線条部材３１ａに接合した連結板部３７にボルト止めするために、貫通孔を有する断面Ｌ字形状をなす第２連結部４６が接合により設けられている。
【００３５】
前記装着部材４７Ａ，４７Ｂは、図６に示すように、空間６において土台２または梁５と管柱４または通り柱の隅部近傍に固定されるもので、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、各左右対称な略逆台形状をなすものである。この装着部材４７Ａ，４７Ｂは、第２固定部材３９Ａ，３９Ｂと同様に、柱３，４の奥行きと略同一幅をなす側枠４８および下枠４９と、これらの一端を覆う端面５０と、側枠４８と端面５０とを補強する補強板５１とを備えている。側枠４８には、柱３，４にボルト止めするための貫通孔５２が設けられている。下枠４９には、前記第２固定部材３９または基礎１とボルト８，７によって位置決めするための貫通孔５３が設けられている。そして、この装着部材４７Ａ，４７Ｂには、第１実施形態と同様に、板バネ６６Ａ〜６６Ｃをブレース３０に対して略直交方向に延びるように装着した状態で固定する装着部５４が設けられている。この装着部５４は、板バネ６６Ａの両端を位置決めする一対の位置決め板５５，５５と、これら位置決め板５５，５５の両内側上部に設けた補強板５６，５６と、位置決め板５５の両外側下部に設けた枠板５７，５７と、これら枠板５７の前部を覆う前枠板５８とからなる。この装着部５４は、第１実施形態と同様に、一対の位置決め板５５，５５を結ぶ仮想線がブレース３０の角度に対して直交方向に延びるように構成されている。
【００３６】
前記位置決め部材５９Ａ，５９Ｂは、図６に示すように、下層フロアの空間６には制振装置を設置せず、上層フロアの空間６に制振装置を設置する場合に、下層フロアの空間６において、梁５と管柱４または通し柱３の隅部近傍に固定されるものである。この位置決め部材５９Ａ，５９Ｂは、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、各左右対称な略逆台形状をなすもので、第２固定部材３９Ａ，３９Ｂと同様に、柱３，４の奥行きと略同一幅をなす側枠６０および上枠６１と、これらの一端を覆う端面６２と、側枠６０と端面６２とを補強する補強板６３とを備えている。側枠６０には、柱３，４にボルト止めするための貫通孔６４が設けられている。上枠６１には、前記装着部材４７とボルト８によって位置決めするための貫通孔６５が設けられている。
【００３７】
なお、前記装着部材４７Ａ，４７Ｂに装着する３枚の板バネ６６Ａ〜６６Ｃは、バネ鋼鋼材（SUP9）からなり、中央に挿通孔（図示せず）を設けるとともに、全長がそれぞれ異なる寸法とされた第１実施形態と同様のものである。
【００３８】
次に、前記構成の制振装置を既存の木造建築物に適用する施工方法について具体的に説明する。まず、制振装置の設置箇所および数は、第１実施形態と同様に、建築物に必要な耐力と、定められた耐力倍率に基づいて決定する。
【００３９】
そして、図６の右側に示すように、上層フロアが存在しない下層フロアの空間６に設置する場合には、まず、基礎１にアンカーボルト７を配設し、土台２を貫通させて上向きに立設させておく。この状態で、第１固定部材３３Ａ，３３Ｂを管柱４と梁５との交差部分に配設し、ボルト止めして固定する。ついで、装着部材４７Ａ，４７Ｂを空間６内の下部に配置し、線条部材３１ａと、板バネ６６Ａ〜６６Ｃを介して配設した線条部材３１ｂとが直線的に位置するように、土台２から所定間隔をあけた高さを調整して、管柱４に対してボルト止めして固定する。その後、基礎１に固定されたアンカーボルト７と装着部材４７Ａ，４７Ｂとをナットで締め付けて垂直方向の移動を規制する。最後に、線条部材３１ａ，３１ｂが近接するようにターンバックル３２を回転させ、板バネ６６Ａ〜６６Ｃによって所定の張力が予め加わった状態に調整する。
【００４０】
また、図６の左側に示すように、制振装置を下層フロアおよび上層フロアの両方の空間６に設置する場合には、前記と同様に、基礎１に予めアンカーボルト７を立設しておく。
【００４１】
そして、下層フロアにおいて、第２固定部材３９Ａ，３９Ｂを空間６内の上部に配置し、梁から所定間隔をあけた高さを調整して、管柱４に対してボルト止めして固定する。ついで、装着部材４７Ａ，４７Ｂを空間６内の下部に配置し、線条部材３１ａと、板バネ６６Ａ〜６６Ｃを介して配設した線条部材３１ｂとが直線的に位置するように、土台から所定間隔をあけた高さを調整して、管柱４に対してボルト止めして固定する。その後、基礎１に固定されたアンカーボルト７と装着部材４７Ａ，４７Ｂとをナットで締め付けて垂直方向の移動を規制する。
【００４２】
次に、上層フロアにおいて、第１固定部材３３Ａ，３３Ｂを管柱４と梁５との交差部分に配設し、ボルト止めして固定する。ついで、装着部材４７Ａ，４７Ｂを空間６内の下部に配置し、線条部材３１ａと線条部材３１ｂとが直線的に位置するように、梁５から所定間隔をあけた高さを調整して、管柱４に対してボルト止めして固定する。
【００４３】
その後、下層フロアの第２固定部材３９Ａ，３９Ｂから上層フロアの装着部材４７Ａ，４７Ｂにかけて、梁５を貫通させてボルト８を通してナットで締め付け、これら第２固定部材３９Ａ，３９Ｂと装着部材４７Ａ，４７Ｂの垂直方向の移動を規制する。最後に、両フロアの線条部材３１ａ，３１ｂが近接するようにターンバックル３２を回転させ、板バネ６６Ａ〜６６Ｃによって所定の張力が予め加わった状態に調整する。
【００４４】
さらに、図６の中央に示すように、制振装置を下層フロアの空間６には設置せず、上層フロアの空間６にのみ設置する場合には、まず、下層フロアにおいて、位置決め部材５９Ａ，５９Ｂを空間６内の上部に配置し、梁５から所定間隔をあけた高さを調整して、管柱４に対してボルト止めして固定する。
【００４５】
次に、上層フロアにおいて、第１固定部材３３Ａ，３３Ｂを管柱４と梁５との交差部分に配設し、ボルト止めして固定する。ついで、装着部材４７Ａ，４７Ｂを空間６内の下部に配置し、線条部材３１ａと線条部材３１ｂとが直線的に位置するように、梁５から所定間隔をあけた高さを調整して、管柱４に対してボルト止めして固定する。
【００４６】
その後、下層フロアの位置決め部材５９Ａ，５９Ｂから上層フロアの装着部材４７Ａ，４７Ｂにかけて、梁５を貫通させてボルト８を通してナットで締め付け、これら位置決め部材５９Ａ，５９Ｂと装着部材４７Ａ，４７Ｂの垂直方向の移動を規制する。最後に、上層フロアの線条部材３１ａ，３１ｂが近接するようにターンバックル３２を回転させ、板バネ６６Ａ〜６６Ｃによって所定の張力が予め加わった状態に調整する。
【００４７】
この制振装置を装着した新築の木造建築物に対して、水平方向右向きの力が加わった場合には、第１実施形態と同様に、木材からなる柱３，４や梁５が弾性的に撓み、長方形状をなす空間６が略菱形形状をなすように変形する。しかし、その変形は、板バネ６６の弾性的な変形および復元により、建築物の変形を戻すように作用する。この際、第２実施形態では、下層フロアには予め基礎１にアンカーボルト７を打設しており、上層フロアには下層フロアからボルト８を立設しているため、柱３，４や土台２および梁５に互いに位置ズレを生じさせることなく、確実な復元作用を得ることができる。
【００４８】
このように、本発明の制振装置では、新築の木造建築物に適用しても確実な制振作用および復元作用を得ることができる。そして、この制振装置では、厚肉の筋交いや合板などの増壁工法ではないため、透光性や通風性を失うという不都合が生じることはなく、建築物の設計の自由度を向上できる。
【００４９】
また、本実施形態では、空間６内に制振装置を設置できるため、建築物の外観を損なうことを防止できる。しかも、建造物は、前記管柱４と梁５との交差部分には、既存の工法に従うと連結金物を装着することが多い。しかし、本実施形態では、この土台２や梁５などの水平部材に対して所定間隔をあけた状態で固定する構成としているため、その作業の妨げになることを防止できるとともに、その連結金物の存在により設置不可能になることもない。
【００５０】
さらに、第２固定部材３９Ａ，３９Ｂ、装着部材４７Ａ，４７Ｂまたは位置決め部材５９Ａ，５９Ｂと、土台２または梁５との間にあけた空間６は、外力が加わった際に空間６の変形を許容する遊びとなる。そのため、制振装置の設置により、建築物の木材が部分的に剛性が高まり、意図しない部分に応力が集中することにより、破壊されることをも防止できる。
【００５１】
因みに、第１固定部材３３Ａ，３３Ｂは、梁５と柱３，４に固定するため、これらの接合部分の剛性が高まるように考えられるが、構成する金属板材は極めて薄く、位置決め程度にしか作用しない。しかも、本実施形態では、その垂直部３３ａと柱３，４との間に所定の隙間を設けているため、その剛性の向上は極めて低い。勿論、土台２や梁５と柱３，４との連結金物の存在や、設置作業の妨げになることもない。
【００５２】
図１１は第３実施形態の建築物の制振装置を示す。この第３実施形態は、前記第２実施形態では、その設置層の上層にフロアが存在しない場合や、上層階に制振装置を設置しない場合に、水平部材である梁５および垂直部材である柱３，４にボルト止めして固定する第１固定部材３３Ａ，３３Ｂを使用したが、この第１固定部材３３Ａ，３３Ｂの代わりに第２固定部材３９Ａ，３９Ｂを使用するようにした点で、第２実施形態と相違している。
【００５３】
具体的には、図１１の右側に示すように、その設置層の上層にフロアが存在しない場合、前記と同様にして空間６の上部に第２固定部材３９Ａ，３９Ｂを取り付けるとともに、空間の下部に装着部材４７Ａ，４７Ｂを固定する。その後、第２固定部材３９Ａ，３９Ｂから梁５を貫通させてボルト８を通し、この梁５の上面でナットによって締め付け、第２固定部材３９Ａ，３９Ｂの垂直方向の移動を梁５によって規制する。
【００５４】
また、図１１の左側に示すように、上層階に制振装置を設置しない場合、設置する下層フロアの空間６の上部に第２固定部材３９Ａ，３９Ｂを取り付けるとともに、空間６の下部に装着部材４７Ａ，４７Ｂを固定する。また、設置しない上層フロアの空間６の下部に位置決め部材５９Ａ，５９Ｂを取り付ける。その後、下層フロアの第２固定部材３９Ａ，３９Ｂから上層フロアの位置決め部材５９Ａ，５９Ｂにかけて、梁５を貫通させてボルト８を通してナットで締め付け、これら装着部材４７Ａ，４７Ｂと位置決め部材５９Ａ，５９Ｂの垂直方向の移動を規制する。
【００５５】
このようにすれば、建築物を施工するための連結金具との干渉を最小限に抑え、建築物本来の剛性を損なうことなく、前記と略同様の作用および効果を得ることができる。
【００５６】
本願の出願人は、まず、板バネ２５Ａ〜２５Ｃ，６６Ａ〜６６Ｃの撓み特性と、最適な材質を確認するために、３種のパターン（組み合わせ）の板バネ２５Ａ〜２５Ｃを用意した。そして、それぞれに対して、万能疲労試験機（株式会社島津製作所製サーボパルサー（servo pulser）型番ＥＡ１０）により、それぞれ３回ずつ、段階的に静荷重を付加してその永久歪み（ｍｍ）と変位（ｍｍ）を測定するとともに、段階的に動荷重を付加して変位（ｍｍ）を測定した。
【００５７】
まず、本願の出願人は、複数積層した板バネ２５Ａ〜２５Ｃ，６６Ａ〜６６Ｃで十分なバネ効果を得るためには、湾曲率は、板バネ２５Ａ，６６Ａ、板バネ２５Ｂ，６６Ｂおよび板バネ２５Ｃ，６６Ｃの順番で、ブレース１０，３０の端部に向けて順次大きくなるように設定することが好ましいことを見出している。また、強さは、板バネ２５Ｃ，６６Ｃ、板バネ２５Ｂ，６６Ｂおよび板バネ２５Ａ，６６Ａの順番で、支持される基部に向けて順次強くなるように設定することが好ましいことを見出している。さらに、摩擦抵抗などを加味すると、全長は、板バネ２５Ａ，６６Ａ、板バネ２５Ｂ，６６Ｂおよび板バネ２５Ｃ，６６Ｃの順番で、ブレース１０，３０の端部に向けて順次短くなるように設定することが好ましいと判断している。
【００５８】
そこで、板バネ２５Ａ〜２５Ｃ，６６Ａ〜６６Ｃの組み合わせとしては、図１２に示すように、まず、パターン１では、板バネ２５Ａ，６６Ａとして厚さ１０ｍｍで長さ５００ｍｍのSUP9を３００ｍｍのスパンで支持させ、板バネ２５Ｂ，６６Ｂとして厚さ８ｍｍで長さ２４０ｍｍのSUP6（シリコンマンガン鋼鋼材）を板バネ２５Ａ，６６Ａ上に載置し、板バネ２５Ｃ，６６Ｃとして厚さ６ｍｍで長さ１８０ｍｍのSUP6を板バネ２５Ｂ，６６Ｂ上に更に載置した。パターン２では、板バネ２５Ａ，６６Ａとして厚さ１２ｍｍで長さ５００ｍｍのSUP9を３００ｍｍのスパンで支持させ、板バネ２５Ｂ，６６Ｂとして厚さ１０ｍｍで長さ２５０ｍｍのSUP9を板バネ２５Ａ，６６Ａ上に載置し、板バネ２５Ｃ，６６Ｃとして厚さ８ｍｍで長さ２００ｍｍのSUP6を板バネ２５Ｂ，６６Ｂ上に更に載置した。パターン３では、板バネ２５Ａ，６６Ａとして厚さ１４ｍｍで長さ５００ｍｍのSUP9を３００ｍｍのスパンで支持させ、板バネ２５Ｂ，６６Ｂとして厚さ１２ｍｍで長さ２５７ｍｍのSUP9を板バネ２５Ａ，６６Ａ上に載置し、板バネ２５Ｃ，６６Ｃとして厚さ１０ｍｍで長さ２１３ｍｍのSUP9を板バネ２５Ｂ，６６Ｂ上に更に載置した。そして、これらの各板バネ２５Ａ〜２５Ｃ，６６Ａ〜６６Ｃには、Ｍ１６のボルトを上方から挿通させ、そのボルトに対して荷重を加えた。
【００５９】
その結果、図１３に示すように、永久歪みは、パターン１では、３回全て２，０００ｋｇｆの荷重で生じ、パターン２では、２回が２，５００ｋｇｆの荷重で生じ１回だけ３，５００ｋｇｆの荷重で生じ、パターン３では、１回だけ３，５００ｋｇｆの荷重で生じ２回が４，０００ｋｇｆの荷重で生じた。また、静荷重での変位は、パターン１が最も大きく、パターン３が最も小さい。さらに、動荷重での変位は、同様にパターン１が最も大きく、パターン３が最も小さい。これらの結果から、板バネ２５Ａ〜２５Ｃ，６６Ａ〜６６Ｃの材質はSUP9が好ましく、その肉厚および全長は、出願人の認識通りの設定範囲で、できるだけ肉厚を厚くし、全長で調整することが好ましいことを見出した。また、復元性を加味すると、永久歪みが生じない範囲で、ブレース１０，３０に対して予め所定の張力が加わるように設定することが好ましいことを見出した。
【００６０】
次に、本願の出願人は、本発明の制振装置による効果を確認するため、基礎１、土台２、管柱４、梁５からなる骨組みを仮設した。そして、第１実施形態に示す既存の木造建築物に設置する工法で、図１４（Ａ）に示すように、半間の空間６に設置したモデル１と、図１４（Ｂ）に示すように、２つの空間（１間）にかけて設置したモデル２を形成した。なお、制振装置は、矩形状をなす空間６の一対の対角線において、一方のみに設置し、そのブレース１０には予め１００ｋｇの張力が加わるように設置した。
【００６１】
そして、図示のように、ブレース１０の上端の固定位置近傍から水平方向に段階的に引っ張り力を付加し、骨組みの変形量、ブレース１０に加わる張力、および、板バネ２５Ａ〜２５Ｃの撓み量を測定した。
【００６２】
モデル１での結果は、図１５（Ａ）に示す通りであり、その中でも付加荷重５００ｋｇｆに示すように、変形量は１／１２０（２５ｍｍ）に対して２４ｍｍで収まった。また、引っ張り力の付加を解除すると、完全に元の状態に復元することを確認できた。その結果、水平耐力は壁倍率で２．５を確保している。この際、ダンパーの撓み量は１．５６ｍｍであり、張力１２５５ｋｇに対して約４０００ｋｇ有することを材料試験により確認している。また、ブレース耐力は３６００ｋｇである。以上の結果により耐震装置としては２．８倍程度の安全率を有するものであると考えられる。
【００６３】
また、モデル２での結果は、図１５（Ｂ）に示す通りであり、その中でも付加荷重１００ｋｇに示すように、変形量は１／１２０（２５ｍｍ）に対して２２ｍｍで収まった。また、引っ張り力の付加を解除すると、完全に元の状態に復元することを確認できた。その結果、水平耐力は壁倍率で５．０を確保している。この際、ダンパーの撓み量は１．３５ｍｍであり、張力１８６１ｋｇに対して約４０００ｋｇ有することを材料試験により確認している。また、ブレース耐力は３６００ｋｇである。以上の結果により耐震装置としては２．０倍程度の安全率を有するものであると考えられる。
【００６４】
以上のように、本発明の制振装置は、既存の木造建築物を補強する際に施工が比較的簡単であるばかりでなく、十分な耐震力が得られることが確認できた。因みに、前記２通りの安全率は、ブレース１０を板バネ２５Ａ〜２５Ｃより低い限界値に設定したため、ブレース１０の限界点に依存した結果である。
【００６５】
なお、本発明の建築物の制振装置は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００６６】
例えば、第１実施形態では、地上第一層のフロアにのみ装着したが、同様に第２層のフロアに設置することも可能である。特に、第２層のフロアに設置する場合には、第２実施形態の構成を選択してもよい。このように、既存および新築を問わず、第１および第２実施形態の構成を組み合わせて設置することも可能である。
【００６７】
また、前記実施形態では、空間６に対して全て一対のブレース１０，３０をクロスさせてたすき掛け状態として設置したが、１つの空間６には一方のみを張設し、隣接する他の空間６に逆向きに傾斜するように設置してもよい。
【００６８】
さらに、前記実施形態では、木造建築物の補強を目的として説明したが、鉄骨造の建築物であっても同様に適用可能であり、前記と同様の作用および効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態の制振装置を示す正面図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は図１の固定部材を示す斜視図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は図１の装着部材を示す斜視図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は図１の他の装着部材を示す斜視図である。
【図５】制振装置を設置した建築物に対して水平方向の負荷が加わった場合を示す正面図である。
【図６】第２実施形態の制振装置を示す正面図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は図６の第１固定部材を示す斜視図である。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は図６の第２固定部材を示す斜視図である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は図６の装着部材を示す斜視図である。
【図１０】（Ａ），（Ｂ）は図６の位置決め部材を示す斜視図である。
【図１１】第２実施形態の制振装置を示す正面図である。
【図１２】板バネの特性を実験した際の組み合わせを示す図表である。
【図１３】板バネの特性の実験結果を示す図表である。
【図１４】（Ａ），（Ｂ）は制振効果を確認するために実験した形態を示す正面図である。
【図１５】（Ａ），（Ｂ）は図１４（Ａ），（Ｂ）の実験結果を示す図表である。
【符号の説明】
【００７０】
１…基礎（水平部材）
２…土台（水平部材）
３…通し柱（垂直部材）
４…管柱（垂直部材）
５…梁（水平部材）
６…空間
１０，３０…ブレース
１１ａ，１１ｂ，３１ａ，３１ｂ…線条部材
１２，３２…ターンバックル
１３Ａ，１３Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，３９Ａ，３９Ｂ…固定部材
１７Ａ〜１７Ｄ，４７Ａ，４７Ｂ…装着部材
２５Ａ〜２５Ｃ，６６Ａ〜６６Ｃ…板バネ
５９Ａ，５９Ｂ…位置決め部材
【図１】
2007146437.tif 000004
【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】
2007146437.tif 000009
【図７】
2007146437.tif 000010
【図８】
2007146437.tif 000011
【図９】
2007146437.tif 000012
【図１０】
2007146437.tif 000013
【図１１】
2007146437.tif 000014
【図１２】
2007146437.tif 000015
【図１３】
2007146437.tif 000016
【図１４】
2007146437.tif 000017
【図１５】
2007146437.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月1日(2005.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
また、モデル２での結果は、図１５（Ｂ）に示す通りであり、その中でも付加荷重１０００ｋｇに示すように、変形量は１／１２０（２５ｍｍ）に対して２２ｍｍで収まった。また、引っ張り力の付加を解除すると、完全に元の状態に復元することを確認できた。その結果、水平耐力は壁倍率で５．０を確保している。この際、ダンパーの撓み量は１．３５ｍｍであり、張力１８６１ｋｇに対して約４０００ｋｇ有することを材料試験により確認している。また、ブレース耐力は３６００ｋｇである。以上の結果により耐震装置としては２．０倍程度の安全率を有するものであると考えられる。