JP3846864B2

JP3846864B2 - 住宅用制震構造

Info

Publication number: JP3846864B2
Application number: JP2002103884A
Authority: JP
Inventors: 亨紀本; 潤二岡部; 宗男小谷; 雅則小倉; 崇河相
Original assignee: Sekisui House Ltd; KYB Corp
Current assignee: Sekisui House Ltd; KYB Corp
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2022-04-05
Also published as: JP2003301624A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅の壁面構造物に配設される制震構造の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ビルや住宅などの構造物において、耐震性を向上させる手段の一つとして、矩形の壁面構造物の対角位置に装架されるブレースの代わりに油圧ダンパーを取り付けたり、あるいは上下の梁から突設された部材間に油圧ダンパーを取り付ける方法が知られている。
このような方法は、いずれも矩形の壁面構造物がその接合部において変形し、マクロ的には、例えば矩形の構造物が平行四辺形に変形するときには対角線の長さや上下の梁の位相が平面視で変化することを利用している。すなわち、対角線の長さや梁の位相の変化に応じて、油圧ダンパーの伸縮量も変化するように構成することにより、地震などで構造物に加わるエネルギーを吸収してビルや住宅などの構造物のダメージを軽減し、破損・倒壊を免れようというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような制震構造は美観と居住空間確保の観点から、矩形の壁面構造物で囲まれる空間内（すなわち壁の内部）に収まることが望ましく、実際に知られている方法の多くは壁の内部に油圧ダンパーやダンパー取り付け用部材が収納されている。
しかし、特に油圧ダンパーが収縮する方向に矩形の壁面構造物が変形する力が加わった場合、変形量およびその速度が大きいと、油圧ダンパーが収縮する前にダンパー取り付け用部材がねじれたりして壁面材を内側から破損したり突き破る可能性がある。これは美観上問題であるとともに、油圧ダンパー内に封入されているオイルの流体抵抗により構造物に加わるエネルギーを吸収し、構造物の被害を最小限にするという本来の目的が十分果たされない可能性がある。すなわち、油圧ダンパーによる制震効果を最大にするには壁面に平行な面上で油圧ダンパーが伸縮するように、油圧ダンパーまたはダンパー取付部材の動作方向を規制する必要があるのである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
請求項１においては、左右一対の柱１・２、および上下一対の梁３・４からなる矩形構造物で囲まれる空間内の、柱１・２と上梁３との接合部に上部ブラケット５・６を固設し、柱１・２と下梁４との接合部に下部ブラケット７・８を固設し、ダンパー取付部材１２を、一方の伝達部材１３および他方の伝達部材１４から構成し、該一方の伝達部材１３は上部ブラケット５から斜め下方に突設され、他方の伝達部材１４は上部ブラケット６から斜め下方に突設され、両伝達部材１３・１４の下端部が溶接等の方法で互いに接合されて、側面視Ｖ字形に形成され、下端にガイド１５を梁３・４と平行に固設し、前記下部ブラケット７・８間に、該ガイド１５と平行にガイドレール１７を横架し、更に、ガイド１５と平行にダンパー２１を配置し、該ダンパー２１はピストンロッド２２の側を下部ブラケット７・８の支持部材３０に固定し、他端をダンパー固定部材２４によりガイド１５に固定し、該ガイドレール１７をガイド１５内に摺動可能に挿嵌したものである。
【０００６】
請求項２においては、請求項１記載の住宅用制震構造において、該ガイドレール１７は間隔を空けて水平に配置される二本の棒状部材により構成し、該棒状部材間で当接して、棒状部材の変形を規制する当接部材であるスペーサー１９を、前記ガイド１５に固設したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は住宅用制震構造の第一の実施例を示す側面図、図２は住宅用制震構造の第一の実施例の図１におけるＡ−Ａ断面図、図３はロッド固定部材の斜視図、図４は住宅用制震構造の他の構成例を示す側面図、図５は住宅用制震構造の第二の実施例を示す側面図である。
【０００８】
まず、図１を用いて住宅用制震構造の第一実施例における全体構成を説明する。
なお、以後の記述では便宜上図１の紙面に垂直な方向を「奥行き方向」と呼ぶことにする。
図１に示すように、一対の柱１・２間に上梁３および下梁４を横架・接合して矩形の構造物を形成し、柱１・２と上梁３との接合部に上部ブラケット５・６がそれぞれ固設され、柱１・２と下梁４との接合部に下部ブラケット７・８がそれぞれ固設される。
【０００９】
対角に位置する上部ブラケット５と下部ブラケット８との間にはブレース９が介装され、上部ブラケット６と下部ブラケット７との間にはブレース１０が介装される。そしてブレース９・１０の中途部にはターンバックル１１・１１が螺設され、該ターンバックル１１を回転させることによりブレース９およびブレース１０の張力が各々調整可能に構成される。なお、強度等を考慮してブレース９・１０をどちらか一方または両方とも省略する場合がある。
【００１０】
ダンパー取付部材１２は、一方の伝達部材１３および他方の伝達部材１４からなり、伝達部材１３は上部ブラケット５から斜め下方に突設され、伝達部材１４は上部ブラケット６から斜め下方に突設され、伝達部材１３・１４の下端部が溶接等の方法で互いに接合されて、側面視Ｖ字形に形成される。なお、ダンパー取付部材の形状は本実施例に限定されず、要は上梁３の長手方向における位相の変化（矩形構造物の歪み量）が後述する油圧ダンパーの伸縮量に反映されるように構成すればよい。
【００１１】
ガイド１５は図２に示すように断面視コの字形の部材であり、水平部１５ａおよび側壁部１５ｂ・１５ｂからなる。そしてガイド１５は水平部１５ａから側壁部１５ｂ・１５ｂが下向きに突出し、かつガイド１５の長手方向が上梁３および下梁４の長手方向と略一致するように前記ダンパー取付部材１２の下端部に固設される。また、補強部材１６・１６がガイド１５とダンパー取付部材１２の両方に溶接等の方法で接合され、ガイド１５とダンパー取付部材１２との接合部を補強している。
【００１２】
ガイドレール１７・１７は奥行き方向に間隔を空けて、上梁３および下梁４に対して略平行に配置された二本の丸棒状部材であり、その両端は斜め下方に屈曲して下部ブラケット７・８間に横架・固設される。そしてガイドレール１７・１７の側面にはガイド１５の側壁部１５ｂ・１５ｂの内壁面が摺動可能に当接している。このように、ガイドレール１７・１７はガイド１５の内側に配設されるものである。このため、ガイド１５の径を大きくとることができ、伝達部材１３および伝達部材１４の径も柱１・２の幅内において大きくとることができる。
これにより、油圧ダンパー摺動方向における伝達部材１３・１４およびガイド１５の剛性を向上できる。そして、油圧ダンパー２１への震動の伝達効率を向上し、制震効率の高い制震構造を構成できるものである。側壁部１５ｂ・１５ｂの下縁部には底板１８が溶接またはネジ止め等の方法で固定されるとともに、二本のガイドレール１７・１７間には、両方のガイドレール１７・１７に対して摺動可能に当接するスペーサー１９が配置される。二本のガイドレール１７・１７間にスペーサー１９を配置するので、ガイドレール１７とスペーサー１９間のクリアランスの調節が容易であり、組み立て精度を向上できるものである。底板１８の下面にはダンパーステー２０・２０が設けられる。
なお、図２ではスペーサー１９は底板１８上に載置されているが、底板１８に固設しても、あるいはガイド１５の水平部１５ａに固設しても構わない。すなわち、ガイドレール１７・１７に対してガイド１５が梁の長手方向に摺動したときに、仮にガイド１５を水平面上で回転させる方向にねじる力が同時に加わっても、ガイドレール１７・１７が内側へ（スペーサー１９を圧縮する方向へ）湾曲することが無いように構成されていればよい。
【００１３】
油圧ダンパー２１はピストンロッド２２、シリンダー２３、ダンパー固定部材２４などで構成される。ダンパー固定部材２４・２４はシリンダー２３の外周部に巻回・固定され、ボルト２５、ナット２６および座金２７によりダンパーステー２０に締結される。このとき、油圧ダンパー２１の伸縮方向（すなわち、ピストンロッド２２の摺動方向）がガイドレール１７・１７の長手方向と略一致するように、油圧ダンパー２１をダンパー取付部材１２に固設するのである。ピストンロッド２２の一端にはピストン（図示せず）が設けられ、シリンダー２３に挿入されるとともに、シリンダー２３内にはダンパーオイルが封入される。
【００１４】
図３に示すように、前記ピストンロッド２２の他端側（ピストンが設けられていない側）には連結部３１が固設される。連結部３１は連結基部３１ａおよび側部３１ｂ・３１ｂからなり、連結基部３１ａの左右両端から側部３１ｂ・３１ｂが突出した平面視コの字形の部材である。該側部３１ｂ・３１ｂには孔が穿設され、該孔にロッド支持バー２８の水平バー２８ｂが回転可能に貫装される。ロッド支持バー２８は二本の丸棒である鉛直バー２８ａと水平バー２８ｂとが互いに略中央部にて垂直に交差した十字形状であり、鉛直バー２８ａの両端は、後述するロッド支持部材２９の基部２９ａおよび水平部２９ｃの間に介装され、鉛直バー２８ａの長手方向が上下方向となるように固設される。ロッド固定部材２９は側面視略「ユ」字形であり、基部２９ａ、立設部２９ｂ、水平部２９ｃ、および補強リブ２９ｄからなる。補強リブ２９ｄは基部２９ａおよび立設部２９ｂの両方に接合しており、油圧ダンパー２１が伸縮する際にロッド固定部材２９が変形するのを防止する。基部２９ａは下部ブラケット７より突設された支持部材３０の上面に溶接やボルト締結などの方法で固定される。なお、ブレース９・１０とダンパー取付部材１２とは干渉しないように、奥行き方向でずらして配設されるか、あるいはダンパー取付部材１２を構成する伝達部材１３・１４の中途部に長孔を穿設し、該長孔にブレース９・１０が干渉しないように貫通させる。
なお、ピストンロッド２２と支持部材３０とを連結する手段については本実施例では連結部３１、ロッド支持バー２８およびロッド固定部材２９を用いたが、これに限定されず、市販のユニバーサルジョイントやピロボール等を用いてロッド固定部材２９とピストンロッド２２を接続してもよい。ピロボールは小形でありながら大きなラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を同時に負荷できる自動調芯形の球面滑り軸受であり、ロッド固定部材２９とピストンロッド２２との接続部をコンパクトに構成することも可能である。
【００１５】
また、図２に示すように柱１・２、上梁３および下梁４からなる矩形の構造物で囲まれる空間に配設される部材はすべて前記矩形構造物の奥行き方向に垂直な面から突出しないように構成される。
【００１６】
以上の如く構成することにより、柱１・２、上梁３および下梁４からなる矩形の構造物が梁の長手方向に変形する（歪んで平行四辺形状になる）ときに、ダンパー取付部材１２は上梁３の移動に伴って略平行に移動して油圧ダンパー２１が伸縮する。そして油圧ダンパー２１内に封入されたダンパーオイルの流体抵抗により前記矩形構造物に加わるエネルギーが吸収される。
このとき、ダンパー取付部材１２に固設されたガイド１５は、柱１・２間に横架・固定されたガイドレール１７に対して摺動可能に嵌合（本実施例においては外嵌）されているため、上梁３の位相の変化量と油圧ダンパー２１の伸縮量は略同じである。すなわち、ダンパー取付部材１２等がねじれるなどして矩形構造物から奥行き方向に突出することがなく、前記矩形構造物に加わるエネルギーは効率よく油圧ダンパー２１で吸収されるとともに、壁材を破損させることがない。また、これらの制震構造（矩形構造物で囲まれた空間内に納められた部材）は矩形構造物から突出していないので、美観を損ねたり、居住空間をロスすることなく設置可能である。
また、ガイドレール１７は柱１・２間に横架・固定されており、それ自身が矩形構造物の補強材としても働くとともに、ガイドレール１７・１７を固定する際には柱１・２に新たに孔を穿設したりせず、下部ブラケット７・８に固設することにより柱１・２の強度が保持される。
また、二本の棒状部材であるガイドレール１７・１７間に当接部材であるスペーサー１９を挟むことにより、ガイドレール１７を壁面に突出する方向に屈曲させる力が働いてもガイドレール１７・１７は曲がることなく、矩形構造物にかかるエネルギーが油圧ダンパー２１にて効率よく吸収される。
なお、本実施例ではガイドレール１７・１７を二本の棒状部材で構成したが、これに限定されず、たとえば断面視長方形状のガイドレールとしてこれにガイドを外嵌させてもよい。また、柱間に固定するガイドレール側に溝を形成し、該溝に嵌合しつつ摺動可能な部材をダンパー取付部材に固設する構成としても同様の効果を奏する。さらに、油圧ダンパーの取り付け方法についても、シリンダーを柱側に固定し、ピスロンロッド先端をダンパー取付部材側に枢着してもよい。
また、本実施例では上梁３側にダンパー取付部材が固設される構成としたが、逆に下梁４側にダンパー取付部材が固設される構成とし、上部ブラケット５・６にガイドレールを横架・固定する構成としても同様の効果を奏する。
【００１７】
さらに、図４の他の構成例あるいは図５の第二実施例の如く構成しても、第一実施例と同様の効果を奏する。なお、他の構成例および第二実施例については、第一実施例と同じ部材で構成可能なものは第一実施例で用いたのと同じ番号を付している。
【００１８】
図４に示す他の構成例においては、ダンパー取付部材１２の下端にダンパー固設部３２を設け、ダンパー固設部３２下面には油圧ダンパー３３が設けられる。あるいはダンパー固設部３２を省略して、ダンパー取付部材１２に油圧ダンパー３３を固設してもよい。油圧ダンパー３３はピストンロッド３４、ピストン３５、シリンダ３６からなり、ピストンロッド３４の両端はシリンダ３６の軸方向に関して両端が貫通した状態で貫装されており、シリンダ３６の両端は第一実施例と同様の方法で下部ブラケット７・８に連結される。ピストンロッド３４の略中央にはピストン３５が貫設され、上梁３が図４中で左右どちらに移動しても制震可能である。
図４に示す他の構成例の場合、ピストンロッド３４が第一実施例におけるガイドレール１７の機能を兼ね、ピストンロッド３４とシリンダ３６の摺動部、およびピストン３５の外周面とシリンダ３６の内周面の当接部位が第一実施例におけるガイド１５の機能を兼ねる。ピストンロッド３４により油圧ダンパー３３を左右方向に規制し、該油圧ダンパー３３に固設したダンパー取付部材１２を規制するものである。油圧ダンパー３３によりガイドを構成するので、制震機構をコンパクトに構成できる。なお、ピストンロッド３４の両端は一定範囲において上下に摺動可能に構成されているものである。
【００１９】
図５に示す第二実施例においては、ダンパー取付部材１２の下部に油圧ダンパー２１を貫通させるための貫通孔１２ａを穿設し、貫通孔１２ａに油圧ダンパー２１を貫装し、ガイド１５の上面にダンパーステー２０を設けて油圧ダンパー２１を固定し、下部ブラケット７ａ・８ａに第一実施例と同様にロッド支持バー２８、ロッド固定部材２９、支持部材３０を用いてピストンロッド２２の先端を矩形構造物側に固定する。
以上の如く、ガイド１５の上方に油圧ダンパー２１を配置する構成としても第一実施例と同様の効果を奏する。そして、ガイド１５の下方の空間を利用して、ダンパー取付部材１２の長さを大きくとることができ、震動時における上梁３と下梁４との間の変位を効率的に油圧ダンパー２１に伝達することができる。ただし、ダンパー取付部材１２に貫通孔１２ａを穿設することはダンパー取付部材１２の強度低下を招くおそれがあるため、必要な場合は補強部材を用いてダンパー取付部材１２を補強することが望ましい。
【００２０】
また、本発明の住宅用制震構造において、制震機構とともにブレース９・１０を配設するものであり、耐力壁としても作用するものである。本発明の住宅用制震構造は既存の矩形フレーム内に制震機構を配設するものであり、既存の住宅に配設されている耐力壁などと容易に交換可能となっている。
これにより、すでに建築された住宅の耐力壁配置部において、耐力壁と本発明の住宅用制震構造とを交換することにより、既存の住宅を容易に制震住宅とすることが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００２２】
即ち、請求項１に示す如く、左右一対の柱１・２、および上下一対の梁３・４からなる矩形構造物で囲まれる空間内の、柱１・２と上梁３との接合部に上部ブラケット５・６を固設し、柱１・２と下梁４との接合部に下部ブラケット７・８を固設し、ダンパー取付部材１２を、一方の伝達部材１３および他方の伝達部材１４から構成し、該一方の伝達部材１３は上部ブラケット５から斜め下方に突設され、他方の伝達部材１４は上部ブラケット６から斜め下方に突設され、両伝達部材１３・１４の下端部が溶接等の方法で互いに接合されて、側面視Ｖ字形に形成され、下端にガイド１５を梁３・４と平行に固設し、前記下部ブラケット７・８間に、該ガイド１５と平行にガイドレール１７を横架し、更に、ガイド１５と平行にダンパー２１を配置し、該ダンパー２１はピストンロッド２２の側を下部ブラケット７・８の支持部材３０に固定し、他端をダンパー固定部材２４によりガイド１５に固定し、該ガイドレール１７をガイド１５内に摺動可能に挿嵌したので、二本の柱および上下の梁からなる矩形の構造物が梁の長手方向に変形する（歪んで平行四辺形状になる）ときに、ダンパー取付部材固設されたガイドは、柱間に横架・固定されたガイドレールに対して摺動可能に嵌合されているため、上梁の移動に応じて油圧ダンパーが伸縮するが、ダンパー取付部材等がねじれるなどして矩形構造物から奥行き方向に突出することがなく、前記矩形構造物に加わるエネルギーは効率よく油圧ダンパーで吸収されるとともに、壁材を破損させることがない。またこれらの制震構造（矩形構造物で囲まれた空間内に納められた部材）は矩形構造物から突出していないので、美観を損ねたり、居住空間をロスすることなく設置可能である。
【００２３】
請求項２に示す如く、請求項１記載の住宅用制震構造において、該ガイドレール１７は間隔を空けて水平に配置される二本の棒状部材により構成し、該棒状部材間で当接して、棒状部材の変形を規制する当接部材であるスペーサー１９を、前記ガイド１５に固設したので、ガイドレールを固定する際に柱に新たに孔を穿設する必要がなく、柱の強度が保持される。またガイドレールは柱間に横架・固定されており、それ自身が矩形構造物の補強材としても働く。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の住宅用制震構造の側面図。
【図２】本発明の住宅用制震構造の図１におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】ロッド固定部材の斜視図。
【図４】住宅用制震構造の他の構成例を示す側面図。
【図５】住宅用制震構造の第二実施例を示す側面図。
【符号の説明】
１・２柱
３上梁
４下梁
５・６上部ブラケット
７・８下部ブラケット
９・１０ブレース
１２ダンパー取付部材
１３一方の伝達部材
１４他方の伝達部材
１５ガイド１５
１７ガイドレール
１９スペーサー
２１油圧ダンパー

Claims

左右一対の柱（１・２）、および上下一対の梁（３・４）からなる矩形構造物で囲まれる空間内の、柱（１・２）と上梁（３）との接合部に上部ブラケット（５・６）を固設し、柱（１・２）と下梁（４）との接合部に下部ブラケット（７・８）を固設し、ダンパー取付部材（１２）を、一方の伝達部材（１３）および他方の伝達部材（１４）から構成し、該一方の伝達部材（１３）は上部ブラケット（５）から斜め下方に突設され、他方の伝達部材（１４）は上部ブラケット６から斜め下方に突設され、両伝達部材（１３・１４）の下端部が溶接等の方法で互いに接合されて、側面視Ｖ字形に形成され、下端にガイド（１５）を梁（３・４）と平行に固設し、前記下部ブラケット（７・８）間に、該ガイド（１５）と平行にガイドレール（１７）を横架し、更に、ガイド（１５）と平行にダンパー（２１）を配置し、該ダンパー（２１）はピストンロッド（２２）の側を下部ブラケット（７・８）の支持部材（３０）に固定し、他端をダンパー固定部材（２４）によりガイド（１５）に固定し、該ガイドレール（１７）をガイド（１５）内に摺動可能に挿嵌したことを特徴とする住宅用制震構造。
請求項１記載の住宅用制震構造において、該ガイドレール（１７）は間隔を空けて水平に配置される二本の棒状部材により構成し、該棒状部材間で当接して、棒状部材の変形を規制する当接部材であるスペーサー（１９）を、前記ガイド（１５）に固設したことを特徴とする住宅用制震構造。