(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物に壁として設置され層間変位により面内方向に変形して振動エネルギーを吸収する粘弾性壁において、上側の梁に固定されて立ち下がる２枚の外鋼板と、下側の梁に固定されて立ち上がり前記２枚の外鋼板の間に面内相対変位可能に挿入された１枚の内鋼板と、それら外鋼板と内鋼板の双方に対して接着された状態でそれらの間に充填された粘弾性材から構成されてなり、
前記外鋼板の側部および内鋼板の側部にそれぞれ側方に延出する延出部を設け、複数並設される粘弾性壁の外鋼板どうしおよび内鋼板どうしをそれぞれの延出部を介して相互に連結可能に構成してなり、
前記外鋼板に設ける延出部を該外鋼板の下部に設け、前記内鋼板に設ける延出部を該内鋼板の上部に設けてなることを特徴とする粘弾性壁。
【請求項２】
建物に壁として設置され層間変位により面内方向に変形して振動エネルギーを吸収する粘弾性壁において、上側の梁に固定されて立ち下がる２枚の外鋼板と、下側の梁に固定されて立ち上がり前記２枚の外鋼板の間に面内相対変位可能に挿入された１枚の内鋼板と、それら外鋼板と内鋼板の双方に対して接着された状態でそれらの間に充填された粘弾性材から構成されてなり、
前記外鋼板の側部および内鋼板の側部にそれぞれ側方に延出する延出部を設け、複数並設される粘弾性壁の外鋼板どうしおよび内鋼板どうしをそれぞれの延出部を介して相互に連結可能に構成してなり、
前記外鋼板に設ける延出部を該外鋼板の上部に設け、前記内鋼板に設ける延出部を該内鋼板の下部に設けてなることを特徴とする粘弾性壁。
【請求項３】
請求項１または２記載の粘弾性壁において、前記外鋼板と内鋼板の周縁部相互間にロープ状のシール材を挟み込み、該シール材の内側に前記粘弾性材を充填してなることを特徴とする粘弾性壁。
【請求項４】
請求項１，２または３記載の粘弾性壁において、前記２枚の外鋼板の間に充填した粘弾性材中に前記内鋼板の上縁部を埋没せしめてなることを特徴とする粘弾性壁。
【請求項５】
請求項１，２，３または４記載の粘弾性壁において、上側の梁の下面に固定板を溶接して立ち下げて該固定板の下部を前記２枚の外鋼板の上縁部相互間に差し込んだ状態でそれらをボルト締結可能とし、かつ、下側の梁の上面に固定板を溶接して立ち上げて該固定板の上部と前記内鋼板の下縁部を添え板を介してボルト締結可能に構成してなることを特徴とする粘弾性壁。
【請求項６】
請求項１，２，３，４または５記載の粘弾性壁において、前記２枚の外鋼板および前記１枚の内鋼板を貫通する一連の貫通孔を設け、それら貫通孔にスリーブを挿通するとともに該スリーブ内にボルトを挿通せしめて外鋼板の外側で締結することにより、両側２枚の外鋼板が外側に変位することを拘束するとともに、前記スリーブの両端部をそれぞれ外鋼板の貫通孔に軸方向に変位可能に装着して外鋼板の内側への変位を許容せしめ、かつ内鋼板に形成する貫通孔を長穴もしくは前記スリーブよりも大径として外鋼板に対する内鋼板の相対変位を許容せしめる構成としたことを特徴とする粘弾性壁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物に壁として設置され地震時に制振ダンパーとして機能して振動エネルギーを吸収する粘弾性壁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鋼板を箱状に組み立ててその内部に粘性液体を封入し、地震時にその粘性液体の粘性抵抗によって振動エネルギーを吸収することにより制振ダンパーとして機能する耐震壁が開発された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような粘性液体を封入した構成の耐震壁では工業的規模での製造が困難であるばかりでなく、それを運搬したり建物に組み込む際の取り扱いが不便であり、有効な改善策が望まれていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、建物に壁として設置され層間変位により面内方向に変形して振動エネルギーを吸収する粘弾性壁において、上側の梁に固定されて立ち下がる２枚の外鋼板と、下側の梁に固定されて立ち上がり前記２枚の外鋼板の間に面内相対変位可能に挿入された１枚の内鋼板と、それら外鋼板と内鋼板の双方に対して接着された状態でそれらの間に充填された粘弾性材から構成され、前記外鋼板の側部および内鋼板の側部にそれぞれ側方に延出する延出部を設け、複数並設される粘弾性壁の外鋼板どうしおよび内鋼板どうしをそれぞれの延出部を介して相互に連結可能に構成してなり、前記外鋼板に設ける延出部を該外鋼板の下部に設け、前記内鋼板に設ける延出部を該内鋼板の上部に設けてなるものである。
【０００６】
請求項２の発明は、建物に壁として設置され層間変位により面内方向に変形して振動エネルギーを吸収する粘弾性壁において、上側の梁に固定されて立ち下がる２枚の外鋼板と、下側の梁に固定されて立ち上がり前記２枚の外鋼板の間に面内相対変位可能に挿入された１枚の内鋼板と、それら外鋼板と内鋼板の双方に対して接着された状態でそれらの間に充填された粘弾性材から構成されてなり、前記外鋼板の側部および内鋼板の側部にそれぞれ側方に延出する延出部を設け、複数並設される粘弾性壁の外鋼板どうしおよび内鋼板どうしをそれぞれの延出部を介して相互に連結可能に構成してなり、前記外鋼板に設ける延出部を該外鋼板の上部に設け、前記内鋼板に設ける延出部を該内鋼板の下部に設けてなるものである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の粘弾性壁において、前記外鋼板と内鋼板の周縁部相互間にロープ状のシール材を挟み込み、該シール材の内側に前記粘弾性材を充填してなるものである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１，２または３の発明の粘弾性壁において、前記２枚の外鋼板の間に充填した粘弾性材中に前記内鋼板の上縁部を埋没せしめてなるものである。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１，２，３または４の発明の粘弾性壁において、上側の梁の下面に固定板を溶接して立ち下げて該固定板の下部を前記２枚の外鋼板の上縁部相互間に差し込んだ状態でそれらをボルト締結可能とし、かつ、下側の梁の上面に固定板を溶接して立ち上げて該固定板の上部と前記内鋼板の下縁部を添え板を介してボルト締結可能に構成してなるものである。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１，２，３，４または５の発明の粘弾性壁において、前記２枚の外鋼板および前記１枚の内鋼板を貫通する一連の貫通孔を設け、それら貫通孔にスリーブを挿通するとともに該スリーブ内にボルトを挿通せしめて外鋼板の外側で締結することにより、両側２枚の外鋼板が外側に変位することを拘束するとともに、前記スリーブの両端部をそれぞれ外鋼板の貫通孔に軸方向に変位可能に装着して外鋼板の内側への変位を許容せしめ、かつ内鋼板に形成する貫通孔を長穴もしくは前記スリーブよりも大径として外鋼板に対する内鋼板の相対変位を許容せしめる構成としたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図２〜図４を参照して本発明の実施形態を説明するが、それに先立ち、本発明の粘弾性壁の基本構成を図１を参照して説明する。なお、図１に示すものは参考例であって本発明の実施形態ではないが、便宜的にこれを第１実施形態といい、図２に示す本来の実施形態を第２実施形態という。
図１に示す第１実施形態（参考例）の粘弾性壁は、建物の上下の梁１，２の間に壁として設置されたものであり、上側の梁１に対して固定されて立ち下がる２枚の外鋼板３と、下側の梁２に対して固定されて立ち上がって上記２枚の外鋼板３の間に面内相対変位可能に挿入された１枚の内鋼板４と、それら外鋼板３と内鋼板４の双方に対して接着された状態でそれらの間に充填された粘弾性材５から構成されている。この粘弾性壁は、地震時における建物の層間変位により外鋼板３と内鋼板４とが面内方向に微小変形し、その際に粘弾性材５が剪断変形を受けてその粘弾性抵抗力により振動エネルギーを吸収し、制振ダンパーとして機能するものである。
【００１２】
上記の粘弾性材５としては常温で固体であるもの、たとえばアスファルト、スチレンゴム、ポリイソブチレンゴム、合成ゴム、シリコーンゴム、アクリル樹脂等が好適に採用可能である。従来のように常温で液状を呈する粘性液体は取り扱いが不便であるし、万一の漏出も想定されるので採用することができない。
【００１３】
上記の粘弾性壁を製造するには、たとえば粘弾性材５を予めシート状に形成しておいてそれを外鋼板３と内鋼板４の間に挟み込むことが考えられるが、それよりも粘弾性材５を液状として充填し、充填後に固化させる方法が好適である。具体的には、通常の接着剤と同様に常温で液状を呈する粘弾性材５を充填して時間経過とともに固化させる方法、粘弾性材５を加熱溶融状態で注入した後に冷却固化させる方法、あるいは粘弾性材５をペレット状として充填して充填後に外部からの加熱により溶融させて再固化させる方法、２液または３液を混合させて常温にて固化させる方法、等が好適に採用可能であり、粘弾性材５の種類や特性に応じて最適な方法を採用すれば良い。粘弾性材５をそのように液状で充填する場合においては、粘弾性材５の充填範囲を規制するために、図１（ｂ）に示すように外鋼板３と内鋼板４の外周縁部相互間に三方にわたってロープ状のシール材６を挟み込めば良い。そのシール材６としては弾性と耐熱性を有するたとえばシリコーンロープが好適に採用可能である。
【００１４】
また、図１（ａ）に示すように、粘弾性材５は内鋼板４の上縁部が埋没するまで２枚の外鋼板３の間に充填することが好ましい。そのようにすれば内鋼板４の面積を最大限有効に活用し得るとともに、製造時に粘弾性材５が確実に充填されたか否かを確認することで品質管理を行うことができる。そのようにする場合には、ロックウール等の耐熱材からなるブロック状のシール材７を２枚の外鋼板３の間に取り付けて粘弾性材５の流出を防止すれば良い。
【００１５】
上記のようにして製造した粘弾性壁を上下の梁１，２の間に設置するには、上側の梁１の下面および下側の梁２の上面に予め固定板８，９をそれぞれ溶接しておき、粘弾性壁の上部の２枚の外鋼板３の間に固定板８の下部を差し込んでそれらをボルト締結し、かつ内鋼板４の下部と固定板９とを突き合わせてそれらを２枚の添え板１０により挟み込んでボルト締結すれば良い。
【００１６】
以上の構成の第１実施形態の粘弾性壁にあっては、外鋼板３と内鋼板４の間に粘弾性材５を接着状態で充填した構成であるので、箱状に組み立てた鋼板内に粘性液体を封入する構成の従来の耐震壁に比べて取り扱いが格段に容易となるし、上記で例示したような製造方法により工業的規模で容易かつ安価に製造することが可能なものである。
【００１７】
また、外鋼板３の上部を上側の梁１に対して固定板８を介してボルト締結し、内鋼板４の下部を下側の梁２に対して固定板９および添え板１０を介してボルト締結するようにしたので、それら梁１，２の間への粘弾性壁の設置作業を比較的容易に行うことが可能である。特に内鋼板４の下部に対しては添え板１０を介して多数のボルト締結が必要であるが、その作業を床面において行い得るので有利である。
【００１８】
なお、上記の粘弾性壁の天地を逆にした状態で設置する（つまり、外鋼板３を下側の梁２から立ち上げ、内鋼板４を上側の梁１から立ち下げるようにして設置する）ことも考えられようが、その場合は粘弾性壁の位置決め作業が難しく、また添え板１０を上側の梁１の位置まで持ち上げてそこで多数のボルト締結を行う必要があるから、作業性が良くなく好ましくない。しかも、そのように天地を逆にして外鋼板３を下側の梁２から立ち上げた場合には、外鋼板３は下部が下側の梁２に対して固定されているのみで上部は非固定状態となっている（つまりキャンチレバーとなっている）から、大火災時に外鋼板３が激しく熱変形してしまうと上部側が内鋼板４から剥離して倒れ込んでしまい、粘弾性材５が漏出してしまう事態が生じる余地があり、この点においても好ましくない。その点で、上記のように外鋼板３を上側の梁１から立ち下げれば、外鋼板３は同じくキャンチレバーであるとはいえ上部が固定されて吊り下げられた形態であるから、仮に激しく熱変形しても倒れ込んだり粘弾性材５が漏出してしまう余地はなく、安全性と信頼性を確保することができる。
【００１９】
図２は本発明の第２実施形態である粘弾性壁を示す。これは、第１実施形態のものと同様に、上側の梁１から立ち下がる２枚の外鋼板３と、下側の梁２から立ち上がる１枚の内鋼板４との間に粘弾性材５を充填したものであるが、左右の柱１１の間に２枚ないしそれ以上の粘弾性壁を並設してそれらを相互に連結するように構成したものである。
【００２０】
すなわち、本第２実施形態の粘弾性壁では、外鋼板３の両側上部に側方に延出する延出部３ａを設けるとともに、内鋼板４の両側下部には側方に延出する延出部４ａを設けておいて、それら延出部３ａ，４ａどうしが互いに重ならないようにしておき、柱１１の間に並設した２枚の粘弾性壁の外鋼板３どうしおよび内鋼板４どうしをそれぞれの延出部３ａ，４ａを介して添え板１２，１３により相互にボルト締結するようにしたものである。
【００２１】
このようにすると、２枚の粘弾性壁が実質的に１枚の大面積、大容量の制振ダンパーとして機能するものとなるし、各粘弾性壁のアスペクト比（高さ寸法に対する幅寸法の比）が小さい場合であっても梁１，２に対する締結強度を軽減でき、有利となる。
【００２２】
すなわち、この種の粘弾性壁は建物の層間変位により大きな剪断力とモーメントが作用するものであり、当然にそのような剪断力とモーメントに抗し得る状態で梁１，２に対して締結しなければならない。そして、粘弾性壁に作用するモーメントは粘弾性壁のアスペクト比が小さくなるほど、つまり縦長の形状になるほど大きくなり、アスペクト比が１程度以上（つまりほぼ正方形からそれよりも縦長）の場合には極めて大きなものとなって、粘弾性壁を梁１，２に対して締結するためのボルトの所要本数が非現実な程度にまで多大となってしまうことがある。そのため、この種の粘弾性壁ではアスペクト比を２〜３程度の横長の粘弾性壁とすることが有利ではあるが、そのような横長で大型の粘弾性壁は製造、運搬、設置のいずれにおいても取り扱いが困難である。
【００２３】
本第２実施形態の粘弾性壁はアスペクト比が１程度のものであるので、それを単独で用いる場合には上記のように大きな剪断力とモーメントを受けるという問題が生じるが、それら粘弾性壁を２枚並設して連結することで実質的にアスペクト比が２程度の粘弾性壁を用いることと等価であるから、梁１，２に対する締結強度を軽減でき、ボルトの所要本数を大幅に削減し得る。勿論、個々の粘弾性壁は小形軽量とできるので横長で大型のものに比べて取り扱いが格段に有利である。
【００２４】
図３は第２実施形態の粘弾性壁を基本として延出部３ａ，４ａの位置を変更し、外鋼板３に設ける延出部３ａを外鋼板３の両側下部に設け、内鋼板４に設ける延出部４ａを内鋼板４の両側上部に設けた場合の例を示す。この場合も同様の効果が得られることはもとより、梁１，２に対する固定強度、粘弾性壁相互の連結強度をより一層高めることができる。
【００２５】
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明は上側の梁１から立ち下がる２枚の外鋼板３と下側の梁２から立ち上がる１枚の内鋼板４とを粘弾性材５により接着し、複数並設される粘弾性壁の外鋼板３どうしおよび内鋼板４どうしをそれぞれの延出部３ａ、４ａを介して相互に連結可能に構成し、かつ、外鋼板３に設ける延出部３ａを該外鋼板３の下部に設けて内鋼板４に設ける延出部４ａを該内鋼板４の上部に設けるか、あるいは、外鋼板３に設ける延出部３ａを該外鋼板３の上部に設けて内鋼板４に設ける延出部４ａを該内鋼板４の下部に設ける構成とする限りにおいて、さらに様々な構成が考えられ、たとえば図４に示すように外鋼板３と内鋼板４どうしを要所でボルト２０により相対変位可能な状態で締結することも好適である。
【００２６】
図４はボルト貫通部を拡大して示す水平断面図であって、外鋼板３および内鋼板４には一連の貫通孔２１，２２を設けてそこにスリーブ２３を通し、スリーブ２３内にボルト２０を挿通せしめてナット２４により締結することで外鋼板３が外側に変位することを規制するようにしている。内鋼板４に形成する貫通孔２２は横方向に長い長穴あるいはスリーブ２３よりも大径として外鋼板３との水平方向の相対変位を許容せしめている。また、スリーブ２３の両端部は外鋼板３に形成した貫通孔２１に対して軸方向に摺動可能に挿入されていて、外鋼板３が内側に変位することは許容せしめている。これは、この粘弾性壁の製造方法として粘弾性材５を液状で充填して固化させる方法を採用した場合、粘弾性材５が固化する際に生じる収縮（ひけ）を吸収するため、つまり、収縮が生じた際には外鋼板３をその収縮力により内側に引き寄せて外鋼板３と粘弾性材５との間で剥離が生じることを防止するためである。符号２５は貫通孔２１とスリーブ２３との隙間から粘弾性材５が漏れ出すことを防止するためのゴム等の弾性材からなるパッキング材である。
【００２７】
上記のような構成で外鋼板３と内鋼板４とを締結することにより、それらを粘弾性材５の接着力のみならずボルト２０、ナット２１により機械的にも一体化できるし、既に述べたように製造の際に外鋼板３と粘弾性材５との剥離が生じるようなこともなく信頼性をより向上させることができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、上側の梁に固定されて立ち下がる２枚の外鋼板と、下側の梁に固定されて立ち上がって２枚の外鋼板の間に面内相対変位可能に挿入された１枚の内鋼板と、それら外鋼板と内鋼板の双方に対して接着された状態でそれらの間に充填した粘弾性材からなるので、従来の制振ダンパーとして機能する耐震壁に比べて取り扱いが容易であるし、工業的規模で容易かつ安価に製造することが可能であり、梁に対する設置も容易に行うことが可能であり、火災時に熱変形を受け難いという利点もある。
【００２９】
しかも、外鋼板の側部および内鋼板の側部にそれぞれ側方に延出する延出部を設け、複数並設される粘弾性壁の外鋼板どうしおよび内鋼板どうしをそれぞれの延出部を介して相互に連結可能に構成したので、個々の粘弾性壁を小形軽量で取り扱いが容易なものとでき、かつそれを複数並設することにより梁に対する締結強度を軽減することが可能である。
特に、外鋼板に設ける延出部を外鋼板の下部に設け、内鋼板に設ける延出部を内鋼板の上部に設けたので、梁に対する締結強度、粘弾性壁どうしの連結強度を確保し易く、より有利である。
【００３０】
請求項２の発明は、外鋼板の側部および内鋼板の側部にそれぞれ側方に延出する延出部を設け、複数並設される粘弾性壁の外鋼板どうしおよび内鋼板どうしをそれぞれの延出部を介して相互に連結可能に構成し、外鋼板に設ける延出部を外鋼板の上部に設け、内鋼板に設ける延出部を内鋼板の下部に設けたので、請求項１の発明と同様に、個々の粘弾性壁を小形軽量で取り扱いが容易なものとでき、かつそれを複数並設することにより梁に対する締結強度を軽減することが可能である。
【００３１】
請求項３の発明は、外鋼板と内鋼板の周縁部相互間にロープ状のシール材を挟み込んでその内側に粘弾性材を充填するので、粘弾性壁の製造時には粘弾性材を液状として容易にかつ確実に充填する事が可能であるし、粘弾性材の万一の漏出をシール材により防止することができる。
【００３２】
請求項４の発明は、２枚の外鋼板の間に充填した粘弾性材中に内鋼板の上縁部を埋没させるようにしたので、内鋼板の面積を最大限有効に活用し得るとともに、製造時に粘弾性材が充填されたか否かを確認することで確実な品質管理を行うことができる。
【００３３】
請求項５の発明は、上側の梁の下面に固定板を溶接して立ち下げてその下部を２枚の外鋼板の上縁部相互間に差し込んだ状態でボルト締結し、下側の梁の上面に固定板を溶接して立ち上げてその上部と内鋼板の下縁部を添え板を介してボルト締結する構成としたので、上下の梁に対する締結を確実かつ容易に行うことができる。
【００３４】
請求項６の発明は、外鋼板と内鋼板とをボルトにより機械的にも締結し、外鋼板が外側に変位することを拘束するとともに内側への変位は許容するので、製造の際に外鋼板と粘弾性材との剥離が生じるようなことを防止できる。勿論、内鋼板に形成する貫通孔を長穴もしくはスリーブよりも大径として外鋼板に対する内鋼板の相対変位を許容せしめるので、粘弾性壁としての機能を損なうことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の粘弾性壁の基本構成を示す参考例である。
【図２】  本発明の実施形態である粘弾性壁の概略構成図である。
【図３】  同、変形例を示す図である。
【図４】  同、ボルトの貫通部を示す拡大水平断面図である。
【符号の説明】
１，２  梁
３  外鋼板
３ａ  延出部
４  内鋼板
４ａ  延出部
５  粘弾性材
６，７  シール材
８，９  固定板
１０  添え板
１２，１３  添え板
２０  ボルト
２１，２２  貫通孔
２３  スリーブ
【図１】
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【図２】
0004099908.tif 000003
【図３】
0004099908.tif 000004
【図４】
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