(57)【要約】【課題】築年数の古い（例えば、築５０年以上）木造建造物が本来保有している制振応答特性を更に高めるために簡易な方法で後付け可能な制振部材を提供すると共に、かかる制振部材を使用した制振木造構造物を提供する。【解決手段】直方体部材の少なくとも一面に粘弾性体を有する制振部材であって、建築構造物の一部を構成する2本の柱と２本の梁（又は桁）とで形成される空間内に間挿されることを特徴とする制振部材及びかかる制振部材を使用した制振木造構造物。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体部材の少なくとも一面に粘弾性体を有する制振部材であって、建築構造物の一部を構成する2本の柱と２本の梁又は桁とで形成される空間内に間挿されることを特徴とする制振部材。
【請求項２】
請求項１記載の制振部材が複数積層されて構成されることで、該積層面に平行なせん断力外力に対して粘弾性応答特性を有する積層型制振部材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の制振部材を四辺に有することを特徴とする中空ブロック型制振部材。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の制振部材の少なくとも一部に貫通孔が形成され、該貫通孔を有する制振部材を複数重ねて、該貫通孔を通るボルト及び該ボルトに対応するナットで、該貫通孔に平行な方向の圧縮力で緊結されていることを特徴とするブロック型制振部材。
【請求項５】
前記粘弾性体が、シート状又はテープ状に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の制振部材。
【請求項６】
前記直方体部材が、木製であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制振部材。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の制振部材が、建築構造物の一部を構成する2本の柱と２本の梁又は桁とで形成される空間内において２本の梁又は桁の少なくとも一方の梁又は桁との間に上記粘弾性体を介在させた状態で、該２本の梁又は桁に両端が固定されていることを特徴とする制振木造構造物。
【請求項８】
請求項７に記載の制振木造構造物であって、請求項１から６のいずれか１項に記載の部材が固定される梁又は桁の表面が、あらかじめプライマーを塗布することにより平滑に形成されていることを特徴とする制振木造構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存建築又は新築の建造物に制振性能を付与する部材及び該部材を使用した建造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既存の木造建築物、特に、築年数の古い軸組木造住宅、あるいは、新築の軸組木造住宅の耐震化が急務であると叫ばれている近年において、軸組木造建造物の耐震化工法や部材の開発努力が活発になされている。
【０００３】
この場合の基本的な考え方としては、大別して、建造物の各構成要素を剛体化することで建造物全体を剛性にする方法と、軸組木造建造物の各構成要素の柔体特性（外力に対する粘弾性的応答特性）を高めることで軸組木造建造物全体の柔体特性を更に高める方法とがある。
【０００４】
木造建造物を剛体化する方法としては、構造用合板を柱と梁に釘で打ち付ける方法が代表的であるが、剛体化する方法の欠点としては、構造用合板を打ち付けた箇所だけが、地震時の外力を集中的に負担することとなり、結果的に、剛体化による耐震化の効果が余り期待できない場合が生じる。更には、構造用合板を打ち付けて剛体化した壁の量が多くなると、建造物全体が剛体化するために、それに応じて、土台を基礎にアンカーボルトで緊結する必要が生じるが、そもそも築年数の古い軸組木造住宅の場合には、土台を基礎に緊結するためのアンカーボルトを後付けで設置すること自体が不可能となる。また、築年数の古い軸組木造住宅の場合には、石場建て構造となっているものが多く、そのような場合、アンカーボルトを設置すること自体不可能となる。
【０００５】
築年数の古い軸組木造住宅の場合は、壁土を塗った垂れ壁や土壁が一般に使用されており、これらの壁の存在が、軸組木造建造物に特有な柔体特性の基となっていることは周知のとおりである。この柔体特性が発揮されるのは層間変位が１／６０ラジアンを越えた辺りからであるとも言われている。
【０００６】
このような壁を有する築年数の古い軸組木造住宅の柔体特性を高める方法としては、一般的に、既存の古い柱と梁との連結部に、ダンパーをビスや釘で固定することで、地震時に対応する方法が一般的に適用されている。
【０００７】
ところで、かかるダンパーがその機能を十分に発揮するためには、柱や梁となっている既存の古い木材にビスや釘で固定した箇所が、地震時の外力で、破損（引き抜き、木材の割れ等）しないことが大前提となっている。
【０００８】
しかしながら、地震時には、柱と梁との連結部の為す角度が当初の直角から鋭角に変化する場面と、逆に、鈍角に変化する場面とが繰り返されることとなるが、鈍角に変化したときには、柱と梁との連結部の為す角度がダンパーの当初角度（９０度）よりも大きくなるために、ダンパーを固定しているビスや釘自体が引き抜かれることとなり、地震時の繰り返し荷重の方向が反転したときには、ダンパーの機能が発揮できなくなる場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
築年数の古い（例えば、築５０年以上）木造建造物の柱や梁に使用されている木材においては、長い年月の間に樹脂成分が表面から揮発してしまうために、木材の粘りがなくなっている場合が一般的であり、木材のこの粘りがなくなってしまうと、上記の潜在的な問題が表面化し易くなる。
【００１０】
更に、軸組木造住宅の場合は外力に対して柔体応答特性を有するので、地震時における建物自体の変形量が大きくならざるを得ないが、変形量が大きくなると、ダンパー自体に生じる制振効果に寄与できる変形量が小さくなり、ダンパーの効果を期待できないことがある。
【００１１】
また、ダンパーのダンピング能力は、ダンパーに組み込まれている粘弾性体の面積に左右されるが、柱と梁の連結部に配置されるダンパーの場合には、その面積は比較的小さくならざるを得ない。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決すべく為されたものであり、特に、築年数の古い軸組木造建造物において、垂れ壁や土壁が本来保有する制振機能に、更なる制振性能を簡易な方法で付加することを可能とする部材と、かかる部材を使用した制振木造構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明においては、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。すなわち、請求項１記載の発明は、直方体部材の少なくとも一面に粘弾性体を有する制振部材であって、建築構造物の一部を構成する2本の柱と２本の梁（又は桁）とで形成される空間内に間挿されることを特徴とする制振部材である。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の制振部材が複数積層されて構成されることで、該積層面に平行なせん断力外力に対して粘弾性応答特性を有する積層型制振部材であることを特徴としている。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の制振部材を四辺に有することを特徴とする中空ブロック型制振部材であることを特徴としている。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の制振部材の少なくとも一部に貫通孔が形成され、該貫通孔を有する制振部材を複数重ねて、該貫通孔を通るボルト及び該ボルトに対応するナットで、該貫通孔に平行な方向の圧縮力で緊結されていることを特徴とするブロック型制振部材であることを特徴としている。
【００１７】
請求項５記載の発明は、前記粘弾性体が、シート状又はテープ状に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の制振部材であることを特徴としている。
【００１８】
請求項６記載の発明は、前記直方体部材が、木製であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制振部材であることを特徴としている。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の制振部材が、建築構造物の一部を構成する2本の柱と２本の梁（又は桁）とで形成される空間内において２本の梁（又は桁）の少なくとも一方の梁（又は桁）との間に上記粘弾性体を介在させた状態で、該２本の梁（又は桁）に両端が固定されていることを特徴とする制振木造構造物であることを特徴としている。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項７に記載の制振木造構造物であって、請求項１から６のいずれか１項に記載の部材が固定される梁（又は桁）の表面が、あらかじめプライマーを塗布することにより平滑に形成されていることを特徴とする制振木造構造物であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
上述のように、本発明による制振部材は、簡易な構成を有するものであり、大きな層間変位が生じる場合に特に有効に機能し、低コストで容易に形成することが可能である。
【００２２】
また、中空ブロック型制振部材として構成した場合には、その重量を軽量化することが可能となる。
【００２３】
更には、本発明による制振部材は、築年数の古い軸組木造建造物に後付けで納まりよく設置することが可能であり、また、その設置に際しては、簡易な工程で対応可能でありながら、築年数の古い軸組木造建造物であっても、効果的な制振性能を付与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る制振部材の側面図の一例である。
【図２】本発明に係る積層型制振部材の側面図の一例である。
【図３】本発明に係る中空ブロック型制振部材の側面図の一例である。
【図４】本発明に係る制振部材（又は積層型制振部材）を既存の軸組木造構造物の構成要素のうち、垂れ壁を有する構成要素に後付けで設置したところの側面図の一例である。
【図５】本発明に係る積層型制振部材を既存の軸組木造構造物の構成要素のうち、土壁を有する構成要素に後付けで設置したところの側面図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、図中において同一参照番号で示す部材は同じ機能を有する部材であることを意味する。図１は、直方体部材（２）の１つの表面に粘弾性体（１）を有する本発明の制振部材をその長手方向に垂直な方向から見た側面図の一例を示す。同図においては、粘弾性体（１）は直方体部材（２）の上面に沿って、その全面に亘って存在する状態が図示されているが、この粘弾性体（１）は、必ずしも、直方体部材（２）の１つの表面の全体に亘って存在する必要はない。この粘弾性体（１）は、直方体部材（２）の上面及び下面、あるいは、左右の表面のいずれの表面に配置しても良く、また、これら全ての表面を覆うように配置しても良い。
【００２６】
この粘弾性体（１）は、ブチル系、オレフィン系、ポリエステル系、スチレン系、アクリル系などの材料によって形成されたものであり、例えば、ブチルゴム系が好適に使用できる。形状は、例えば、0.5〜1.0mmの厚さ寸法を有するテープ状に形成されたものが好適に使用される。また、シート状に形成されたものを用いるようにしても構わない。テープ状又はシート状に形成された粘弾性体（１）を直方体部材（２）に定着させる際には、エポキシ樹脂等の接着剤で強固に定着させることが好ましい。また、その場合、接着剤層の中に、アラミド繊維シート、炭素繊維シート等のシートを配置することで、粘弾性体（１）の表面に平行な方向のせん断力に対して接着剤層の強度を増加させることも可能である。
【００２７】
直方体部材（２）の太さは、築年数の古い木造建造物の柱や梁の太さに略合致させることが好ましく、また、比較的軽量な材料から成ものが好ましく、好適には、ツー・バイ・フォー（２×４インチ）あるはワン・バイ・フォー（１×４インチ）、又は、幅約１０cm〜１２cm、厚さ約３cm〜５cm程度の集成材が使用される。
【００２８】
同図に示された制振部材の使用においては、図４に例示的に示されるように、建築構造物の一部を構成する2本の柱（８）と２本の梁（又は桁）（４及び５）とで形成される空間内に、制振部材（３）と梁（又は桁）（４及び５）との間に粘弾性体（１）が介在するような状態で、間挿するのである。なお、同図に示された制震部材（３）は積層型制震部材（２層タイプ）の一例であり、この積層型制震部材（２層タイプ）においては、その中央部に長手方向に沿って粘弾性体が延在する（図中においては、水平に走る直線で示されている）。ここで、同図中の参照番号（６）は垂れ壁を示し、参照番号（７）は鴨居、参照番号（８）は柱、参照番号（９）は鴨居（７）と垂れ壁（６）の上端に配置された梁（又は桁）（５）とをそれぞれの中央部で連結する部材を示し、参照番号（１０）は垂れ壁の構成要素の一つである土壁を示し、参照番号（１１）は敷居、参照番号（１２）は土台を示す。このようにして制震部材（３）を間挿する際には、制振部材（３）と梁（又は桁）（４及び５）とが接する箇所は、エポキシ樹脂等の構造用接着剤で固定することが好ましい。この固定に際しては、梁（又は桁）の表面のうち、制振部材と接することになる表面を、予め、プライマーを塗布することにより平滑に形成することも好適に行われる。また、2本の柱（８）と２本の梁（又は桁）（４及び５）とで形成される平面に平行な方向に沿って、制振部材の側面（一方又は両方）と梁（又は桁）の側面（図の紙面に平行な側面）の双方に亘って、エポキシ樹脂を含浸させたアラミド繊維シート、炭素繊維シート等のシートを接着させることで、全体の一体性を維持する一助とすることも好ましい。
【００２９】
しかしながら、この場合、構造用接着剤の使用が必須と言う訳ではなく、間挿に際して、２本の梁（４及び５）又は桁（４及び５）の間の距離をジャッキ等で拡大して、そこに、制振部材（３）を間挿した後、ジャッキを外すと、２本の梁又は桁が元の状態に戻る際に制振部材（３）を上下から圧縮することとなるので、その圧縮力でもって固定する方法もある。このような固定方法は一見すると効果的ではないように思われるが、地震時において、層間変位が生じると、それに伴って、２本の梁又は桁の間の距離が更に縮小するので、この縮小に伴う圧縮力も期待できる。
【００３０】
図４には、制振部材（３）の左右の端と柱（８）の間には、空隙が生じる状態が示されているが、このような空隙が生じないように、制震部材（３）の長さを左右の柱（８）の間の距離に合致させるのが好ましい。しかしながら、築年数の古い軸組木造構造物の場合には、柱（８）は必ずしも垂直ではなく、垂直から多少傾いているのが一般的であるので、それに応じて、制震部材（３）の長さを現場で微調整する必要が生じて作業工程が煩雑になり易いので留意する必要がある。
【００３１】
従って、空隙が生じる態様で制振部材が間挿された場合には、この空隙を、完全ではなくとも、ある程度埋めるような部材を制振部材（３）の両端側に配置することも耐震化の一助となり得る。このような部材の材質としては、剛体でも粘弾性体でも好適に使用可能である。
【００３２】
軸組木造構造物の場合は一般的に柱（８）の太さは１０．５ｃｍ〜１２ｃｍ程度であり、垂れ壁の設けられた梁（又は桁）の長さは約３．６４ｍとなり、制震部材（３）の厚さ（図中の奥行）を柱（８）の太さと同じ程度にして、その長さを柱（８）間の距離とほぼ同じにした場合には、２層タイプの積層制震部材を使用し、その上面と下面の双方、及び中央部長手方向に沿って粘弾性体（３）を配置すると仮定すれば、地震エネルギーを吸収する粘弾性体の総面積は、１１，４６６ｃｍ２〜１３，１０４ｃｍ２もの巨大な面積となり、一般的に使用されるダンパーにおける粘弾性体の面積とは、２桁程度の差となり、極めて大きなエネルギー吸収能力が確保できることが理解できる。
【００３３】
図２は、図１に図示された本発明の制振部材を複数積層することで得られる積層型制振部材を例示的に示す。この図では、３層構造の態様が図示されているが、この積層する数については、適宜、選択可能であり、また、粘弾性体（１）の配置は、図示された積層型制振部材の上面及び下面、あるいは、左右の表面のいずれの表面にも追加的に配置しても良く、また、これらの表面を全て覆うように追加的に配置しても良い。また、この積層型制振部材の長手方向に沿った側面（図の紙面に平行な側面）の全体に亘って、エポキシ樹脂を含浸させたアラミド繊維シート、炭素繊維シート等のシートを接着させることで、全体の一体性を維持する一助とすることも好ましい。
【００３４】
図３は、図１又は図２に例示的に示された制振部材を四辺に有する中空ブロック型制振部材の態様の一例を示す。この図では、粘弾性体（１）は、中空ブロック型制振部材の上下の表面にのみ配置されているが、中空ブロック型制振部材の左右の表面のいずれの表面にも追加的に配置しても良く、又、左右の表面にのみ粘弾性体（１）を配置しても良い。このような中空ブロック型制振部材は、梁と梁（又は桁と桁）との間の距離が大きくなった場合に、図１又は図２に例示的に示された制振部材を間挿すると、その重量が大きくなって、下側の梁や桁に不必要な荷重がかかるために２本の梁（又は桁）の間の距離が広がって、その結果、間挿した制振部材の制振効果が期待できなくなることを回避することが可能となり、更には、視野の遮りを回避することが可能となる。また、この中空ブロック型制振部材を構成する制振部材の長手方向に沿った側面（図の紙面に平行な側面）に沿って、エポキシ樹脂を含浸させたアラミド繊維シート、炭素繊維シート等のシートを接着させることで、全体の一体性を維持する一助とすることも好ましい。
【００３５】
図５は、地震時の外力により土壁（１４）が崩壊する際に、該土壁の側面（図の紙面に平行な面）を両側面から拘束すると共に、積層型制振部材（１５）を、柱（８）に接して、上部の梁（又は桁）（１３）と下部の梁（又は桁）（１７）との間に、「ちり」のスペースを活用して、間挿し、かつ、この間挿された積層型制振部材（１５）が地震時に受ける圧縮力（積層型制振部材（１５）の長手方向に沿った面内圧縮力）により中央部で面外座屈することを防止するためのストッパー機構（平板（１６）及び緊結機構（１７））でもって、土壁（１４）の側面に強固に押さえ付ける態様が図示されている。
【００３６】
ここで、平板（１６）のサイズとしては、縦が３０cm程度、横が積層型制振部材（１５）の全体幅とほぼ同じサイズ、厚さが２cm程度が好適であるが、これらのサイズには必ずしも限定されない。また、緊結機構（１７）としては、木造構造物に各構成要素の相互を緊結する際に一般的に使用されるボルトとナットの組み合わせが好適に使用される。この場合のボルトを通す穴の直径については、緊結に必要な圧縮力を平板（１６）に加えることができるような直径であれば、特に制限はない。また、積層型制振部材（１５）の上端と下端には、それぞれ、粘弾性体を間挿させることが好ましい。ボルトの頭とナットは、平板（１５）の土壁に沿った面から外側に突出しないように構成することも好ましいが、その場合は、ボルトとナットによる圧縮力による緊結を効果的なものとするべく、適宜、鉄板等を介在させることも好適に適用される。
【００３７】
積層型制振部材（１５）の使用時において、土壁（１４）が外壁を構成する場合には、かかる平板（１６）の一方が屋外に露出することになり、その厚さ及び、ボルトの頭又はナットの厚さ分だけ隣地側に突出することになるが、近年の建築基準法の改正により、このような耐震改修時における突出は許容される。
平板（１６）と積層型制振部材（１５）との間には、エポキシ樹脂を含浸させたアラミド繊維シート又は炭素繊維シート等が好適に適用される。
【００３８】
積層型制振部材（１５）を構成する直方体部材は、比較的軽量な材料から成ものが好ましく、好適には、ツー・バイ・フォー（２×４インチ）あるはワン・バイ・フォー（１×４インチ）、又は、幅約１０cm〜１２cm、厚さ約３cm〜５cm程度の集成材が使用され、これら直方体部材を、幅の方向が土壁の面に沿った方向（図の紙面に沿った方向）に並べて構成し、それらの間に、粘弾性体が直方体の長手方向に沿って間挿されるように構成するが、築年数の古い木造住宅の場合は「ちり」のサイズが一般的には、１５mm〜２５mm程度であるので、積層型制振部材（１５）は、柱（８）又は梁（又は桁）（１３又は１７）の表面（図の紙面に平行な側面）から１０mm程度突出し、更に、これに加えて、平板（１６）の厚さ（好適には、２cm程度）が加わり、また、ボルトの頭又はナットの厚さ分が加わったサイズだけ、柱（８）又は梁（又は桁）（１３又は１７）の表面（図の紙面に平行な側面）から突出することとなる。なお、図５の右側に記載された側面図においては、緊結機構（１７）にボルトとナットを使用したときのボルトの頭とナットとがそれぞれ平板（１６）の外側に突出しない態様の一例が記載されている。
【００３９】
図５の構成によれば、緊結機構（１７）を設置するに際して、土壁（１４）に貫通孔を設ける必要があるが、その方法としては、土壁（１４）を構成する固まった土は水を含むと弱くなるので、井戸の上総掘りの原理を活用して、貫通孔を設ける箇所にスポイト等で順次水を含ませつつ、先端が尖った金属具を前後に往復運動をさせつつ土壁に叩くことを繰り返す方法が好適に使用される。この場合、土壁の内部に設置されている小舞の竹又は貫に遭遇したときは、その都度、木材の穴開用道具に切り替えて貫通孔を設けることができる。
【００４０】
図４に図示された態様により、地震時において、図示された構成要素が、その図の紙面に沿った方向のせん断力を受けたときに、上部の梁（又は桁）（４）と下部の梁（又は桁）（５）との間に層間変位が発生し、この層間変位に対抗する形で制振部材（３）が有する粘弾性体（１）が応答する結果、図示された構成要素の有する垂れ壁（６）の柔体応答に加えて、粘弾性体（１）の柔体応答が期待でき、その総合的な結果として、制振部材（３）が設置された軸組木造構造物の柔体応答が期待できることとなる。
【００４１】
また、図５に図示された態様により、地震時において、図示された構成要素が、その図の紙面に沿った方向のせん断力を受けたときに、上部の梁（又は桁）（４）と下部の梁（又は桁）（５）との間に層間変位が発生し、この層間変位の結果、上部の梁（又は桁）（１３）と下部の梁（又は桁）（１７）との間の距離も減少するが（この減少は、層間変位が１／１２０ラジアンを越えるような大きな層間変位となるからである）、この減少に対して、積層型制振部材（１５）が対抗することとなり、更には、側面拘束された土壁（１４）も対抗するので、図示された構成要素の初期の変形量が減少する（層間変位量が減少する）ことが期待できる。また、例え、このような対抗力を越えるせん断力が加わって層間変位が大きくなったとしても、それに対抗する形で制振部材（３）が有する粘弾性体（１）が応答する結果、図示された構成要素の有する垂れ壁（６）の柔体応答に加えて、粘弾性体（１）の柔体応答が期待でき、その総合的な結果として、制振部材（３）が設置された軸組木造構造物の柔体応答が期待できることとなる。
【００４２】
なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で上述の態様以外の構成を適用することも可能であることは当業者には明らかであろう。
【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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