JP4485287B2 - 制振補強装置 - Google Patents

Description

本発明は、構造物の柱材と横架材とで囲まれた開口部に取り付けられ、開口部を補強するとともに、地震時や強風時等の振動エネルギーを吸収する制振補強装置に関する。

従来、一般の木造構造物の開口部に取り付けられる制振装置として、地震時の振動エネルギーを油圧ダンパで吸収するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この制振装置は、油圧ダンパを利用していることから、必然的に装置構成の複雑化、製造コストの上昇を招く難点があり、また、開口部への取り付け作業に手間がかかる難点があった。
特開２００２−３５７０１５号公報

本発明は、従来の制振装置に上記のような難点があったことに鑑みて為されたもので、構成が極めて簡素で安価であり、既存の構造物に対しても簡単に取り付けることができる制振補強装置を提供することを目的とする。

本発明は、構造物の左右の柱材と上下の横架材とで囲まれた開口部に取り付けられる制振補強装置であって、少なくとも上下の枠辺が前記上下の横架材にそれぞれ固定される平行四辺形状に変形可能な矩形の枠体と、前記枠体の内側に配設され、複数の木質部材を並列させて構成され、該枠体が平行四辺形状に変形したとき該複数の木質部材が互いに相対的に変位する緩衝体と、を含み、前記枠体が金属材から構成され、前記木質部材が木材組織に沿って長い角棒木材であり、該角棒木材を縦にして横並び状態に並列させたことを特徴とする。

また、本発明は、前記並列した複数の木質部材を互いに圧接状態に保持する保持手段を備えたことを特徴とする。

更にまた、本発明は、前記保持手段が、前記各木質部材に開設された通孔と、前記各木質部材の通孔に挿通されたボルトと、前記ボルトに螺合されたナットと、から構成されていることを特徴とする。

本発明に係る制振補強装置は、複数の木質部材を互いに相対変位可能に並列させた緩衝体を、枠体の内側に固定するだけで簡単に構成することができる。したがって、油圧ダンパを利用した従来品のように装置構成の複雑化や製造コストの上昇を招くこともなく、構成簡素で安価な制振補強装置を提供することができる。

また、本発明に係る制振補強装置は、補強すべき構造物の開口部にそのまま嵌め込んで枠体を横架材及び柱材に固定するだけで簡単に開口部に取り付けることができるので、従来品のように取り付け作業に手間取ることもない。

また、本発明に係る制振補強装置によれば、開口部に取り付けた状態で、複数の木質部材によって構造物の荷重を支えることができ、開口部を補強することができる。しかも、これら複数の木質部材が枠体で保持されて束ねられているので、耐荷重性に頗る優れている。

そして、地震時等には、枠体が柱材及び横架材と共に平行四辺形状に変形し、枠体内で並列した複数の木質部材が互いに相対的に変位する。したがって、この相対変位時の木質部材同士の摩擦抵抗により地震時等の振動エネルギーを吸収することができ、優れた制振効果を発揮する。また、必要に応じて、木質部材同士を圧接状態で保持する保持手段を設ければ、木質部材同士の摩擦抵抗を高めることができ、より効果的に振動エネルギーを吸収することができる。

更にまた、本発明に係る制振補強装置によれば、枠体が平行四辺形状に変形したとき、枠体の左右の枠辺同士の間隔が平常時よりも小さくなることから、この枠体の剪断方向の変形によっても、複数の木質部材同士が圧接されることになる。したがって、地震時等の揺れが大きいときほど、木質部材同士の摩擦抵抗が大きくなり制振効果が有効に発揮される。

以下、本実施形態の制振補強装置１０について、図１〜図５を参照しながら詳しく説明する。

本実施形態の制振補強装置１０は、図１及び図２に示すように、一定の厚みを有する正面視矩形の壁状体として構成されている。そして、既存の木造構造物１の左右の柱材１１・１１と、上部横架材である鴨居１２と、下部横架材である敷居１３とで囲まれた開口部１４に取り付けられる。図１には、開口部１４の左右の両脇に部分的に一つずつ制振補強装置１０を配設した例を図示している。

本実施形態の制振補強装置１０は、図２及び図３に示すように、主として、構造物の柱材及び横架材に固定されるべき変形可能な矩形の枠体２と、枠体２の内側に配設され、地震時等の振動エネルギーを吸収する緩衝体５と、緩衝体５を構成する複数の木質部材５１を互いに圧接状態に保持する保持手段６とから構成されている。

枠体２は、図３に示すように、帯状の鋼板２５を曲げ加工し溶接することによって縦長長方形の枠状部材として構成されており、上下の枠辺２１・２２と左右の枠辺２３・２４とを備えている。そして、各枠辺の両側縁には鍔部３１が形成されており、各鍔部３１には所定間隔をあけて複数の取付孔３２が開設されている。これら取付孔３２に枠体２の内側から図示しないビスを通し、このビスを柱材及び横架材にねじ込むことによって、枠体２を柱材及び横架材に固定することができる。勿論、ビスの代わりに釘を使って枠体２を固定しても良い。本実施形態では、図１に示したように、制振補強装置１０の三辺が、開口部１４の上下の横架材（鴨居１２、敷居１３）と片側の柱材１１とに固定される。したがって、本実施形態においては、枠体２の上下の枠辺２１・２２及び一方の枠辺２４に鍔部３１を設けており、他方の枠辺２３には鍔部を設けていない。

また、枠体２の全ての枠辺２１・２２・２３・２４にはそれぞれ、その幅方向の中央に複数の止着孔４１が所定間隔をあけて開設されている。この止着孔４１は、枠体２の内側に嵌め込んだ緩衝体５を固定するために設けられたものであり、これら止着孔４１に枠体２の外側からビス４２（図２参照）を通し、このビス４２を枠体２内の緩衝体５にねじ込むことによって、枠体２内に緩衝体５が配設される。ビス４２の代わりに釘を使って緩衝体５を固定しても良い。なお、本実施形態では、枠体２の各角部において、隣接する二つの枠辺に亘る補強リップ等の補強部は設けていない。したがって、地震時等には枠体２の角部が比較的容易に変形し、枠体２全体が平行四辺形状に変形し得る。

緩衝体５は、図３及び図４に示すように、複数の木質部材５１を並列させて構成されている。本実施形態では、木質部材５１として、間伐材から得た、木材組織に沿って長い角棒木材を採用している。枠体２の高さ方向の内法とほぼ同じ長さの角棒木材を縦にして計６本、横並び状態に並列させて緩衝体５を構成している。

保持手段６は、図３及び図４に示すように、各木質部材５１に開設された通孔６１と、通孔６１内に遊嵌状態に挿通されるボルト６２と、ボルト６２の先端側に刻設された雄ネジに螺合可能な雌ネジを備えたナット６３とから構成されている。並列した６本の木質部材５１の通孔６１にボルト６２を連続的に挿通し、このボルト６２にナット６３を螺合し締め付けることによって、木質部材５１同士が相対変位可能に圧接状態に保持される。本実施形態では、両端の木質部材５１の通孔６１に座ぐり部６４を形成し、これら座ぐり部６４内にボルト６２の頭部及びナット６３を収容している。したがって、保持手段６が緩衝体５の側面において外側へ突出することがなく、枠体２内に緩衝体５をほぼ隙間無く嵌め込むことができる。また、本実施形態では、図３に示すように、緩衝体５の長手方向の上部、中央部、及び下部の計三箇所に保持手段６を設けている。

このように本実施形態では、保持手段６によって複数の木質部材５１が圧接保持されて緩衝体５が構成されており、この緩衝体５が枠体２の内側にビス４２で固定されて制振補強装置１０が構成されている（図２参照）。したがって、油圧ダンパを利用した従来品のように装置構成の複雑化や製造コストの上昇を招くこともなく、構成簡素で安価な制振補強装置を提供することができる。

また、本実施形態の制振補強装置１０は、補強すべき構造物の開口部にそのまま嵌め込んで、その枠体２の鍔部３１を構造物の横架材及び柱材に固定するだけで、簡単に取り付けることができ（図１参照）、取り付け作業に手間取ることもない。なお、開口部に取り付けた後、制振補強装置の表面に、例えば壁紙等の化粧部材を貼設してその見栄えを向上できることは勿論である。取り付け前に予め制振補強装置の表面に化粧部材を貼設しておくことも可能である。

また、開口部に取り付けられた制振補強装置１０は、緩衝体５の複数の木質部材５１によって構造物の荷重を支えて開口部を補強する。本実施形態では、組織方向の圧縮強度に優れる角棒木材を縦にして並列させており、しかも、これら複数の角棒木材を、引張強度に優れる鋼材から成る枠体２によって、更にはボルト及びナットから成る保持手段６によって、束ねているので、耐荷重性に頗る優れている。したがって、制振補強装置１０の横断面積（正面幅×厚み）を小さく構成することができ、例えば、図１（ｂ）に示すように制振補強装置１０の厚みを敷居１３の幅の半分以下に設計することも可能である。このことで、制振補強装置１０を取り付けた後でも、その開口部で襖や障子を使用することができる。

また、本実施形態の制振補強装置１０は、地震時等には、図５に示すように、枠体２が柱材及び横架材と共に平行四辺形状に剪断方向へ変形し、この枠体２内で並列した複数の木質部材５１が互いに相対的に変位する。したがって、この相対変位時の木質部材５１同士の摩擦抵抗によって地震時等の振動エネルギーを吸収することができ、優れた制振効果を発揮する。本実施形態では、複数の木質部材５１同士が保持手段６により圧接状態に保持されているので、木質部材５１同士の摩擦抵抗を高めることができ、より効果的に振動エネルギーを吸収することができる。

しかも、図５に示すように、枠体２が平行四辺形状に変形したとき、枠体２の左右の枠辺２３と枠辺２４との間隔Ｓが、平常時における間隔Ｔよりも小さくなることから、この枠体２の剪断方向の変形によっても、複数の木質部材５１同士が圧接されることになる。したがって、地震時等の揺れが大きいときほど、木質部材５１同士の摩擦抵抗が大きくなり制振効果が有効に発揮される。

また、本実施形態の制振補強装置１０は、保持手段６によって複数の木質部材５１が保持されているので、両端の木質部材５１がそれぞれ枠体２の枠辺２３・２４に固定されている限り、振動時に中間の木質部材５１が枠体２から脱落してしまう惧れもない。このことで、構成簡素でありながらも確実に制振効果を発揮する制振補強装置を提供することができる。

以上、本発明に係る制振補強装置について、代表的な実施形態を説明したが、本発明に係る制振補強装置は、その他の形態でも実施することができる。

例えば、上記実施形態では、角棒木材から成る木質部材５１を、その側面同士を単に接触させて並べることによって緩衝体５を構成しているが、例えば、図６に示すように、隣接する一方の木質部材５２の側面にその長手方向に沿った凸部５３を形成するとともに、他方の木質部材５２の側面にその長手方向に沿った凹部５４を形成し、これら凸部５３と凹部５４とを嵌合させて緩衝体５を構成しても良い。このことで、木質部材５２同士の接触面積を大きくすることができ、また、保持手段６を設けずとも、地震時における中間の木質部材５２の脱落を防ぐことができる。

また、上記実施形態では、緩衝体５を構成する木質部材５１として、枠体２の高さ方向の内法とほぼ同じ長さを有する角棒木材を採用しているが、本発明は勿論これに限定されるものではなく、例えば、図７に示す制振補強装置２０のように、縦に並べることにより枠体２の高さ方向の内法とほぼ同じ長さになる、複数の木質部材５５・５６を使用して緩衝体５を構成しても良い。ここでは、長さの異なる２種類の木質部材５５・５６を使用した例を図示している。このことで、木質部材の入手が更に容易になり、制振補強装置の製造コストの低減を図ることができる。

また、図８に示す制振補強装置３０のように、枠体２の内側空間を複数の小空間で構成しても良い。ここでは、枠体２の左右の枠辺２３・２４の中間部同士を中間枠辺２６で連結することによって、枠体２の内側空間を二分している。これら二つの内側空間に、複数の木質部材５７を並列させて成る緩衝体５をそれぞれ配設している。地震時等には、これら二つの内側空間が共に平行四辺形状に変形するので、上記実施形態と同様、木質部材同士の摩擦抵抗によって振動エネルギーを吸収することができる。

また、上記実施形態では、複数の木質部材５１を圧接保持する保持手段６を、ボルトとナットとから構成しているが、本発明は決してこれに限定されるものではなく、例えば、並列した複数の木質部材の外周に、鋼材製の環状部材（箍部材）を嵌めたり、或いはゴム材製の帯状部材を巻きつけることによって、複数の木質部材同士を圧接状態に保持しても良い。

また、本発明に係る制振補強装置は、緩衝体を構成する複数の木質部材を枠体内に配設しているので、必ずしも保持手段を設ける必要はない。複数の木質部材をその弾性を利用して枠体内に圧縮状態で嵌め込むようにすれば、この枠体によって複数の木質部材同士を圧接状態に保持することができる。また、枠体と緩衝体との間に弾性材を圧縮状態で介在させ、この弾性材によって複数の木質部材同士を圧接保持するようにしても良い。

また、上記実施形態では、木質部材５１として間伐材から得た木材を使用しているが、複数の木材を接着して成る集成材を使用しても良い。また、木質部材の数、断面形状についても、上記実施形態に限定されるものではなく種々の設計変更が可能である。また、上記実施形態では、枠体２を鋼材で形成しているが、例えば、アルミ材等の他の金属材で形成しても良い。本発明に係る制振補強装置は、主として木質部材で構造物の荷重を支えることができるので、枠体２自体は必ずしも構造物の荷重を支える強度は必要でない。したがって、枠体２は、地震時に横架材及び柱材とともに平行四辺形状に変形可能であり、木質部材の相対変位時にこれら木質部材の並列状態を維持できる強度を有しておりさえすれば、種々の材料を採択することができる。

また、上記実施形態では、図１に示したように制振補強装置１０の三辺を構造物の上下の横架材及び片側の柱材に固定して制振補強装置１０を開口部１４の脇部に部分的に取り付けた例を説明しているが、本発明は勿論これに限定されるものではなく、例えば、制振補強装置の四辺全部を構造物の上下の横架材及び両側の柱材に固定して開口部を塞ぐように制振補強装置を取り付けることも可能である。この場合、枠体２の上下左右の全ての枠辺に鍔部を設けるのが好ましい。また、制振補強装置の上下二辺を構造物の上下の横架材にのみ固定して制振補強装置を開口部の中程に部分的に取り付けても良い。更にまた、一つの開口部に、複数の制振補強装置を並列させて取り付けても良い。また、制振補強装置を開口部に取り付ける際、柱材や横架材と枠体との間にスペーサまたは楔材を介在させても良い。

本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づいて種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものである。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内でいずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良く、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成したり、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施しても良い。

本実施形態の制振補強装置の適用例を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は平面図である。 本実施形態の制振補強装置の全体斜視図である。 本実施形態の制振補強装置の分解斜視図である。 本実施形態の制振補強装置の緩衝体の部分縦断面図である。 本実施形態の制振補強装置の制振機能を説明する概略正面図である。 本発明の実施変形例の制振補強装置の緩衝体の横断面図である。 本発明の他の実施変形例の制振補強装置の正面図である。 本発明の更に他の実施変形例の制振補強装置の正面図である。

１ 構造物
１１ 柱材
１２ 鴨居（上部横架材）
１３ 敷居（下部横架材）
１４ 開口部
１０、２０、３０ 制振補強装置
２ 枠体
２１、２２、２３、２４、２６ 枠辺
５ 緩衝体
５１、５２、５５、５６ 木質部材
６ 保持手段
６１ 通孔
６２ ボルト
６３ ナット

Claims (3)

1. 構造物の左右の柱材と上下の横架材とで囲まれた開口部に取り付けられる制振補強装置であって、
   少なくとも上下の枠辺が前記上下の横架材にそれぞれ固定される平行四辺形状に変形可能な矩形の枠体と、
   前記枠体の内側に配設され、複数の木質部材を並列させて構成され、該枠体が平行四辺形状に変形したとき該複数の木質部材が互いに相対的に変位する緩衝体と、
   を含み、
   前記枠体が金属材から構成され、
   前記木質部材が木材組織に沿って長い角棒木材であり、該角棒木材を縦にして横並び状態に並列させたことを特徴とした制振補強装置。
2. 前記並列した複数の木質部材を互いに圧接状態に保持する保持手段を備えた請求項１に記載の制振補強装置。
3. 前記保持手段が、
   前記各木質部材に開設された通孔と、
   前記各木質部材の通孔に挿通されたボルトと、
   前記ボルトに螺合されたナットと、
   から構成されている請求項２に記載の制振補強装置。

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