JPH11270181A - 制振壁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水平及び垂直の何れの方向の振動に対しても
制振することができるとともに、大きなエネルギーも吸
収でき、かつ安価に実現可能な制振壁を提供する。 【解決手段】 地震動や風荷重を受けて相対的に移動す
る上下の支持梁５に分かれて、その支持梁５に一端側を
取り付けて配置される一対の支持板７，８と、この一対
の支持板７，８の他端側との間に鉛プラグ入り積層ゴム
６をダンパーとして設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建屋や家屋で使用
される壁、さらに詳述すると制振装置が内蔵された制振
壁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は壁の内部に制振装置を組み込んだ
従来における制振壁の一例を模式的に示す正面図で、図
８は図７のＡ−Ａ線断面図である。図７において、この
制振壁５１は、粘性流体５２を使用したものである。こ
の粘性流体５２は容器５３内に満たされた状態で入れら
れ、その容器５３と共に下梁５４上に設置されている。
この粘性流体５２の中には、上梁５５から吊り下げられ
た中板５６の下端側が沈められている。

【０００３】この制振壁５１では、地震時等には上梁５
５と下梁５４とが相対的に振動するため、中板５６が粘
性流体５２の中で振動する。このとき、中板５６に粘性
流体５２の抵抗力が作用し、これによって上梁５５と下
梁５４の振動を制振する。また、この制振壁５１では、
構造上、水平と垂直の２方向の振動に対して効果を有す
る。しかし、粘性流体５２は、温度が低いときには粘性
が大きく、高いときには粘性が低いというように、温度
依存性がある。このため、制振効果にも温度依存性があ
る。

【０００４】図９は内部に制振装置を組み込んだ従来に
おける制振壁の別の例を模式的示す正面図である。この
制御壁６１は、摩擦力を制御装置によって可変にしたも
ので、上梁６２には支持部材６３が取り付けられてお
り、下梁６４には支持フレーム６５が取り付けられてい
る。これらの支持部材６３及び支持フレーム６５は、そ
れぞれ枢軸ピン６６を介して、てこ６７と回動自在に連
結されている。また、てこ６７の下端は、枢軸ピン６８
を介して摩擦板６９の一端側と接続されている。この摩
擦板６９の他端側は可変摩擦装置７０内に差し込まれて
おり、制御装置７１の働きにより摩擦力が可変に調整さ
れる。

【０００５】この制振壁６１では、上下の梁６２，６４
が相対的に振動したとき、てこ６７により相対的変位量
が数倍に拡大されて、下部にある摩擦板６９に伝達され
る。この摩擦板６９は、制御装置７１によって摩擦力が
制御される可変摩擦装置７０の中に挿入されていて、上
下の梁６２，６３の振動に応じて摩擦力が可変に調整さ
れ、この摩擦力で上下の梁６２，６３の相対的振動を制
振する。しかし、この制振壁６１では、構造上、水平方
向の振動にのみ有効であり、垂直方向の振動に対しては
効果がない。また、制御装置７１を必要とし、この制御
装置７１のために電力も必要とする。さらには、構造的
にも複雑化しており、コストが高く、メンテナンスも必
要とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、図７
及び図８に示した従来の制振壁５１の構造では、温度依
存性があり、制振効果が安定しないという問題点があっ
た。一方、図９に示した従来の制振壁６１の構造では、
水平方向の振動にのみ有効であり、垂直方向の振動に対
しては効果がない。また、制御装置を必要とし、この制
御装置のために電力も必要とする。さらには、構造的に
も複雑化しており、コストが高く、メンテナンスも必要
とする、等の問題点があった。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は水平及び垂直の何れの方向の振動
に対しても制振することができるとともに、大きなエネ
ルギーも吸収でき、かつ安価に実現可能な制振壁を提供
することにある。さらに、他の目的は、以下に説明する
内容の中で順次明らかにして行く。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次の技術手段を講じたことを特徴とする。
すなわち、地震動や風荷重を受けて相対的に移動する一
対の梁に分かれて、前記梁にそれぞれ一端側を取り付け
て配置される一対の支持板を備えるとともに、前記一対
の支持板の他端側との間に鉛プラグ入り積層ゴムをダン
パーとして設けた。

【０００９】この構成によれば、地震動や風荷重を受け
て一対の支持板との間が上下あるいは左右に相対的に移
動すると、相対的移動により鉛プラグ入り積層ゴムにも
相対的変位が生じる。この鉛プラグ入り積層ゴムが相対
的変位をするとき、鉛プラグの剛性は非常に大きいた
め、容量以下の荷重に対しては非常に大きいバネとして
作用し、振動を抑制する。これに対して、容量を越える
荷重に対しては摩耗ダンパーに似た作用をし、非常に大
きなエネルギー吸収を行い、振動を抑制する。したがっ
て、水平方向の振動のみならず、上下方向の振動にも有
効に作用する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる形
態は、本発明の好適な具体例であるから技術的に好まし
い種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下
の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限
り、これらの形態に限られるものでもないものである。

【００１１】図３は建屋・家屋の一例を示すもので、こ
の建屋・家屋１の壁２（以下、「制振壁２」という）に
は本発明が適用されている。ここでの制振壁とは、建屋
・家屋１が台風や地震によって振動するとき、壁２が変
形するが、その変形を利用してエネルギー吸収材により
エネルギーの吸収を行い、建屋・家屋１の振動を制振す
る機能を持つ壁のことである。

【００１２】図４は本発明の一実施形態として示す制振
壁２の概念図で、ここでは図３中に符号Ｂで示している
部分に相当しているものとする。その図４において、建
屋・家屋１の壁２には、梁３が通っているが、この上下
の梁３から、台形状に形成されている支持梁５を互いに
対向させて突き出している。この上下の梁３から突き出
されている両支持梁５との間には制振要素４が取り付け
られ、この制振要素４で両支持梁５との間が連結されて
いる。

【００１３】図１及び図２は制振要素４を取り付けてい
る周辺部分を詳細に示すもので、図１はその正面図、図
２はその側面図である。図１及び図２を用いて制振要素
４の構造を次に説明すると、制振要素４は、複数（本例
では６つ）の鉛プラグ入り積層ゴム６と、下側支持板７
と、上側支持板８と、締め付けボルト９等で構成されて
いる。

【００１４】さらに詳述すると、鉛プラグ入り積層ゴム
６は、その構造自体は一般に知られているもので、図２
中に拡大断面を示しているように、ゴム１０の中にリン
グ状をした複数（本例では６つ）の鉄板１１がインサー
トされているとともに、この鉄板１１の中心を通って鉛
プラグ１２がインサートされている。また、ゴム１０の
両側からは鉛プラグ１２の端部が突出されており、この
突出された端部に取付板１３が各々取り付けられ、この
取付板１３によりゴム１０の両端が挟まれた構造になっ
ている。なお、ここでの鉛プラグ１２と取付板１３と
は、互いにフリーな状態にあり、固定はされていない。

【００１５】下側支持板７は金属製で、上部７Ａが断面
略コの字状をした２つの板状部材７ａ，７ａに分かれて
いる（図２参照）。また、二つの板状部材７ａ，７ｂに
は、締め付けボルト９が取り付けられる取付穴（不図
示）がそれぞれ５つづつ相対向して形成されている。一
方、下側支持板７の下部７Ｂには、取付ボルト１５が取
り付けられる取付穴（不図示）が９つ形成されている。
なお、上記の各取付穴の数は、使用形態によって任意に
変更されるものである。

【００１６】上側支持板８は、金属製で一枚板状に形成
されている。この上側支持板８の上部８Ａには、取付ボ
ルト１５が取り付けられる取付穴（不図示）が９つ形成
されているとともに、中間の部分には下側支持板７の締
め付けボルト９が取り付けられる取付穴に対応して５つ
の貫通穴１６が形成されている。なお、貫通穴１６の内
径は締め付けボルト９の外径よりも若干大きく形成され
ている。また、上側支持板８の取付穴の数も使用形態に
よって任意に変更されるものである。

【００１７】この制振要素４は、下側支持板７の２つの
板状部材７ａ，７ａとの間に上側支持板８の下部を挿入
させるとともに、上側支持板８と板状部材７ａとの隙間
を埋めるようにして、上側支持板８と板状部材７ａとの
間に取付板１３を密着させた状態にして鉛プラグ入り積
層ゴム６を横置き、すなわち上下の梁３と平行にして配
置している。また、この状態で締め付けボルト９を板状
部材７ａ，７ｂの外側から取付穴，貫通穴１６，取付穴
の順に通し、これをナット１７（図２参照）で固定して
いる。なお、このボルト・ナットによる締め付けで、板
状部材７ａと上側支持部材８との間に介装されている制
振要素４の締め付け力を調整する。この締め付けでは、
締め付けボルト９は、この締め付けボルト９の外径より
も大きな内径を有した上側支持板８の貫通穴１６に挿入
されているため、上側支持板８との干渉はない。

【００１８】そして、この制振要素４は、下側の梁３か
ら突き出している支持梁５に設けられている取付穴（不
図示）に、下側支持板７の取付穴を対応させ、この取付
穴に共通して差し込まれる取付ボルト１５によって、下
側支持板７と下側の梁３から突き出している支持梁５と
の間が固定される。また、上側の梁３から突き出してい
る支持梁５に設けられている取付穴（不図示）に上側支
持板８の取付穴を対応させ、その後、取付ボルト１５に
よって、上側支持板８と上側の梁３から突き出している
支持梁５との間が固定される。これにより、制振要素４
は、上下の支持梁５の間に取り付けられる。

【００１９】次に、このように構成されている制振壁２
の動作を説明する。図３に示す建屋・家屋１が地震動や
風荷重を受けた場合、図４中の上下の梁３は左右に相対
的に移動するか、あるいは上下に相対的に移動する。相
対的な移動量は、そのまま支持梁５に伝達されるため、
図１及び図２に示すところの、下側支持板７及び上側支
持板８も相対的に上下・左右に移動する。これらの相対
移動により、鉛プラグ入り積層ゴム６にも相対的変位が
生じる。これにより、鉛プラグ入り積層ゴム６の中心部
にある鉛プラグ１２に剪断変形が生じ、図５及び図６に
示すようなエネルギー吸収が生じ、結果として建屋・家
屋１の振動が抑制され、制振される。

【００２０】図５は、左右方向（水平方向）の振動を受
けたときに上の梁３が下の梁３に対して移動する状態を
示し、図５では符号σだけ変位した状態を示している。
図６はそのときにおける制振壁２によるエネルギー吸収
特性を示しているもので、縦軸には荷重（Ｗ）、横軸に
は変位量（σ）を示している。そして、制振壁２に左右
方向の振動を受けると、鉛プラグ入り積層ゴム６におけ
る鉛プラグ１２の第１剛性２１は非常に大きいため、容
量２２以下の荷重２３に対しては非常に剛性の大きいバ
ネとして作用し、建屋・家屋１の振動を抑制する。一
方、容量２２を越える荷重２３に対しては、摩耗ダンパ
ーに似た作用をし、非常に大きなエネルギー吸収を行
い、振動を抑制する。図５中において、符号２４はエネ
ルギー吸収量である。なお、以上の説明は左右方向の振
動を受けた場合であるが、上下方向（垂直方向）の振動
を受けた場合も同様にしてエネルギー吸収が行われる。
また、この制振効果は、制振対象とする建屋・家屋の重
量等に応じて、締め付けボルト９により下側支持板７の
板状部材７ａ，７ａ間を締め付けて鉛プラグ入り積層ゴ
ム６に加えておく圧縮荷重の選択、及び鉛プラグ入り積
層ゴム６の容量２２と個数等を選択することにより、適
切に設定することができる。

【００２１】したがって、この実施形態の構造では、次
のような効果が得られる。 水平方向の振動のみならず、上下方向の振動にも有効
に作用することができ、上下・左右の何れの振動をも制
御することができる。 風荷重のみならず、地震荷重のようなランダムな荷重
に対しても有効に作用する。 微少地震動や風荷重のような比較的小さい荷重に対し
ては、剛なバネとしての効果を持ち、大地震に対しては
大きなエネルギー吸収装置として機能し、振動を抑制す
る。 温度依存性が少ない。 鉛は再結晶が早く、かつ疲労がないため、繰り返して
何回も使える。したがって、ほぼメンテナンスフリーで
ある。 構造が簡単であり、コストが安い。また、故障する部
分が少なく、信頼性が高い。 以上により、建屋・家屋１の建築コストの合理化、若
しくは信頼性・居住性が向上する。

【００２２】なお、上記実施形態の構造では、制振壁２
を垂直に立てかけて配置した場合について説明したが、
その向きは垂直でなくてもよく、例えば床や天井のよう
に水平に横たえて使用するようにしてもよいものであ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
水平及び垂直の何れの方向の振動に対しても制振するこ
とができるとともに、大きなエネルギーでも制振するこ
とができ、かつ安価に実現する等の効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の制振壁における制振要素周辺構造の
正面図である。

【図２】 本発明の制振壁における制振要素周辺構造の
正面図である。

【図３】 建屋・家屋の一例を示す図である。

【図４】 本発明に係る制振壁の概念図である。

【図５】 本発明の制振原理を説明するための図であ
る。

【図６】 本発明のエネルギー吸収特性の一例を示す図
である。

【図７】 従来の制振壁の一例を示す概念図である。

【図８】 図７のＡ−Ａ線断面図である。

【図９】 従来の制振壁の他の例を示す概念図である。

【符号の説明】

１ 建屋・家屋 ２ 壁（制振壁） ３ 梁 ４ 制振要素 ５ 支持梁 ６ 鉛プラグ入り積層ゴム １０ ゴム １２ 鉛プラグ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地震動や風荷重を受けて相対的に移動す
   る一対の梁に分かれて、前記梁にそれぞれ一端側を取り
   付けて配置される一対の支持板を備えるとともに、前記
   一対の支持板の他端側との間に鉛プラグ入り積層ゴムを
   ダンパーとして設けたことを特徴とする制振壁。