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【発明の名称】 制振構造壁
【発明者】 【氏名】鵜飼 邦夫

【氏名】阿波野 昌幸

【氏名】鍋沢 斤吾
【要約】 【課題】壁の実質的な厚みを厚くすることなく、建築構造物への揺れに対して振動エネルギーを有効に吸収し、建築構造物に作用する揺れを速やかに減衰させることができる制振構造壁を提供すること。

【解決手段】柱部材１と梁部材２により囲まれる部分に形成される制振構造壁であって、相対向する一対の梁部材２の一方に、少なくとも１つのブレース材１１の一端１１ａが剛的にジョイントされ、その他端１１ｂは他方の梁部材２に向かって伸長し、他方の梁部材２から相対的に受ける振動エネルギーを吸収可能に、制振ダンパー１７を備える制振手段１２を介して他方の梁部材２に接続され、柱部材１と梁部材２により囲まれた部分にはコンクリート壁部１８がブレース材１１を挟み込み、実質的な壁機能とブレース材１１に作用する圧縮力に対する補強機能として配設されていることを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 柱部材と梁部材により囲まれる部分に形成される制振構造壁であって、相対向する一対の梁部材の一方に一端が剛的に固定され、他端が他方の前記梁部材に向かって伸長する少なくとも１つのブレース材と、このブレース材の他端と他方の前記梁部材とを接続する際に介在され、他方の前記梁部材から相対的に受ける振動エネルギーを吸収する制振手段と、前記柱部材と前記梁部材により囲まれた部分において前記ブレース材を挟み込み、実質的な壁機能と前記ブレース材の座屈を防止する補強機能として配設されるコンクリート壁部とから構成されることを特徴とする制振構造壁。
【請求項２】 前記制振手段が、他方の前記梁部材に取り付けられた舌片板と、前記舌片板と間隔をあけて重なり合うように前記ブレース材の他端に取り付けられた締結板と、前記舌片板と前記締結板との間の前記間隔部に配置され且つ前記舌片板と前記締結板に固着された制振ダンパーとから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の制振構造壁。
【請求項３】 一方の前記梁部材に２つの前記ブレース材の各一端部が剛的に固定され、これらの各ブレース材がほぼＶ字形又は逆Ｖ字形に配置されると共にそれぞれの他端部が前記締結板に固定され、この締結板が他方の前記梁部材に設けられた前記舌片板に前記制振ダンパーを介して接続されていることを特徴とする請求項２に記載の制振構造壁。
【請求項４】 前記コンクリート壁部が鉄筋コンクリートで形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の制振構造壁。
【請求項５】 前記制振ダンパーが粘弾性部材から構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の制振構造壁。
【請求項６】 前記ブレース材が、構造用鋼材、ステンレス、鉄筋、非鉄金属材、プラスチック、又はセラミックスのいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の制振構造壁。
【請求項７】 前記ブレース材が構造用鋼材、ステンレス、又は鉄筋のいずれかで構成され、前記ブレース材の前記梁部材への剛的固定手段が、溶接、ボルト又は鉄筋定着でなされていることを特徴とする請求項６に記載の制振構造壁。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は制振構造壁に関し、更に詳細には建築構造物における柱部材と梁部材により囲まれる部分に形成される壁を制振構造で形成する技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、建築構造物における壁、即ち柱部分と梁部分により囲まれる部分に形成される壁は、本来的には遮蔽及び遮音としての基本的な機能を得るために設けられるものであった。しかし、近年、建築構造物における壁には、前述した本来的壁機能に加えて更に、地震などによる建築構造物の揺れを壁に仕組まれた制振機構によって減衰させる機能を持たせるような工夫がなされるようになっている。
【０００３】地震などにより建築構造物が振動エネルギーを受けた時、速やかにその揺れを吸収して減衰させるような機能を備える部材を「制振構造部材」と称している。このような制振構造壁の従来例としては、例えば、柱部材と梁部材とからなるラーメンフレームにより囲まれる開口部に鋼材などからなるブレース材を設置し、梁部材から受ける振動エネルギーをこのブレース材が備える機械的性質により吸収するように構成されたものが知られている。
【０００４】具体的に説明すると、建築構造物に横揺れが起こると、上部の梁部材が下部の梁部材に相対して横移動し、これに伴ってブレース材が引張される。振動エネルギーは、ブレース材をその使用材料の機械的性質である降伏点を越えた塑性域まで引張することにより吸収され、減衰される。ところが、ブレース材として鋼材や鉄筋を用いる従来の技術では、振動エネルギー吸収作用を高める機械的性質を備えるように比較的に細いブレース材を用いていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述したように振動エネルギー吸収作用を高めるのに有効な比較的に細いブレース材を用いると、このブレース材に圧縮応力が作用した場合にブレース材が座屈を起こす恐れがあった。そのため、従来ではブレース材を鋼管とコンクリートとで巻付け補強して、ブレース材が圧縮力を受けた時の座屈に対する強度を高める工夫がなされていた。
【０００６】ところが、ブレース材に対して鋼管とコンクリートとによる巻付け補強を行って座屈に対する強度を高めると、この巻付け補強部がかなりの厚さ（従来の一般的なものでは約２５０ｍｍ）となり、その上、このブレース材を挟むように、本来的な壁機能を与えるコンクリート版又は鉄筋コンクリート版や下地材等の断熱及び遮音ボードなどからなる壁本体を設置すると、実質的な壁厚が非常に厚くなり（約５００ｍｍ以上となることもある）、その結果建築構造物内の有効空間が少なくなる、という重大な問題があった。
【０００７】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、壁の実質的な厚みを厚くすることなく、建築構造物への揺れに対して振動エネルギーを有効に吸収し、建築構造物に作用する揺れを速やかに減衰させることができる制振構造壁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は制振構造壁であり、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明は、柱部材と梁部材により囲まれる部分に形成される制振構造壁であって、相対向する一対の梁部材の一方に一端が剛的に固定され、他端が他方の梁部材に向かって伸長する少なくとも１つのブレース材と、このブレース材の他端と他方の梁部材とを接続する際に介在され、他方の梁部材から相対的に受ける振動エネルギーを吸収する制振手段と、柱部材と梁部材により囲まれた部分においてブレース材を挟み込み、実質的な壁機能とブレース材の座屈を防止する補強機能として配設されるコンクリート壁部とから構成されることを特徴とする。
【０００９】＜本発明における具体的構成＞本発明の制振構造壁は、前述した必須の構成要素からなるが、その構成要素が具体的に以下のような場合であっても成立する。その具体的構成要素とは、前記制振手段が、他方の梁部材に取り付けられた舌片板と、この舌片板と間隔をあけて重なり合うようにブレース材の他端に取り付けられた締結板と、舌片板と締結板との間の間隔部に配置され且つ舌片板と締結板に固着された制振ダンパーとから構成されていることを特徴とする。
【００１０】また、本発明の制振構造壁では、具体的には、一方の梁部材に２つのブレース材の各一端部が剛的に固定され、これらの各ブレース材がほぼＶ字形か逆Ｖ字形に配置されると共にそれぞれの他端部が締結板に固定され、この締結板が他方の梁部材に設けられた舌片板に制振ダンパーを介して接続するような構造とすることが好ましい。
【００１１】更に、本発明の制振構造壁では、コンクリート壁部を鉄筋コンクリートで形成することが好ましく、また制振ダンパーは粘弾性部材から構成することが好ましい。制振機能を備える制振ダンパーとしては種々のものがあるが、この発明が本来的に、制振機能を備えながらも厚さが厚くなり過ぎない壁を提供することにあるので、粘弾性部材を用いることが適している。
【００１２】更にまた、本発明の制振構造壁では、ブレース材を、構造用鋼材、ステンレス、鉄筋、非鉄金属材、プラスチック、又はセラミックス等で構成することができ、またブレース材を構造用鋼材、ステンレス、又は鉄筋等で構成した場合には、ブレース材の梁部材への剛的固定手段を、溶接、ボルト又は鉄筋定着で行うことが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の制振構造壁を図に示される実施形態について更に詳細に説明する。図１及び図２には本発明の一実施形態に係る制振構造壁１０が示されている。この実施形態の制振構造壁１０は、鉄骨で形成された左右の柱部材１と上下の梁部材２とで囲まれた部分に設置される例についてのものである。
【００１４】この制振構造壁１０は、相対向する一対の梁部材２間にほぼ逆Ｖ字形に配置された２つのブレース材１１を備えている。各ブレース材１１は鋼板で形成され、その下端１１ａは、下部の梁部材２に溶接又は高力ボルト等を用いて堅固にジョイントされている。
【００１５】これらの各ブレース材１１の上端は、上部の梁部材２の近傍下方においてほぼ集合して相互に連結され、制振手段１２を介して上部の梁部材２に接続されている。すなわち、図３に示されるように各ブレース材１１の各上端１１ｂは、その両側に配置された締結板１３、１４に挟み込まれ、この締結板１３、１４の下端部に高力ボルト１５によって堅固に締め付け固定されている。他方、この締結板１３、１４の直上における上部の梁部材２には、鋼板からなる舌片板１６が垂下するように溶接等でジョイントされている。
【００１６】この舌片板１６は、２枚の締結板１３、１４間に差し込まれるような位置に設けられ、各締結板１３、１４とこの舌片板１６との間には制振ダンパー１７が配置されている。この制振ダンパー１７は、例えば天然ゴム、又はアクリル、シリコン、ウレタンのような樹脂である粘弾性体で形成され、各締結板１３、１４と舌片板１６との間に配置された粘弾性材はそれぞれこれら締結板１３、１４と舌片板１６に固着されている。
【００１７】この実施形態の制振構造壁１０において制振手段１２とは、２つのブレース材１１の集合した各上端１１ｂに連結された締結板１３、１４と、上部の梁部材２から垂下した舌片板１６と、この舌片板１６と各締結板１３、１４との間隔部に配置された制振ダンパー１７とにより構成されるものをいう。
【００１８】それぞれ間隔をあけて配置された左右の柱部材１と上下の梁部材２とにより区画形成され且つ前述したようにブレース材１１が制振手段１２を介して配置された空間部即ち開口部には、更にブレース材１１及び制振手段１２を埋設するように鉄筋コンクリート壁部１８がコンクリートを現場打ちすることにより形成される。その時、図１に示されるようにブレース材１１に複数の穴１９をあけておけば、鉄筋コンクリート壁部１８とブレース材１１との相互の定着はより良好になる。
【００１９】この鉄筋コンクリート壁部１８は、建築構造物に揺れが生じた際に周辺の柱梁フレームが多少変位できるように、図１に示されるようにその周縁部１８ａが各柱部材１及び各梁部材２と所定の隙間２０をあけるように形成される。しかし、最終的には、鉄筋コンクリート壁部１８を取り囲むように形成されたこの隙間２０には、所定の応力が作用した時に容易に破壊し且つ壁としての基本的な機能（遮音性や耐火性等）を備えるような材料、例えば発泡コンクリートやその他公知の壁材等が充填されて完全に遮蔽される。
【００２０】次ぎに、この実施形態に係る制振構造壁１０の動作について説明する。例えば、地震などにより建築構造物が横揺れを起こしたとすると、図１で見て上部の梁部材２は下部の梁部材２に対して相対的に左右に揺れ、一方のブレース材１１には引張力が作用し、他方のブレース材１１には圧縮力が作用し、この引張力と圧縮力は横揺れの間、交互に各ブレース材に作用する。
【００２１】しかし、これらのブレース材１１は、その周囲が鉄筋コンクリート壁部１８で包囲されて実質的に補強されているため、ブレース材１１に多少の圧縮力が生じてもブレース材に座屈は生じない。その結果、ブレース材１１それ自体には座屈強度の高いものを使用しないでも、振動エネルギーによるブレース材１１に作用する力に対抗することができる。
【００２２】同時に、ブレース材１１の上端１１ｂ、言い換えればブレース材１１と鉄筋コンクリート壁部１８とが一体となって構成されている剛性体と上部の梁部材２とは、粘弾性材からなる制振ダンパー１７を介在して接続されているため、上部の梁部材２から受ける振動エネルギーはこの制振ダンパー１７の弾性変形と塑性変形によって速やかに吸収され、これにより建築構造物に作用する揺れが減衰される。
【００２３】このように、本実施形態の制振構造壁１０は、例えば粘弾性材のような材料からなる制振ダンパーを用い、且つブレース材を本来的な壁機能を与える鉄筋コンクリート壁部により補強したことにより、ブレース材それ自体としては例えば薄い鋼板、細い鉄筋などのようなそれほど大きな強度のものを使用する必要がなく、その結果、ラーメンフレームなどで囲まれた空間部に設けられる壁の厚さを厚くすることなく、壁に制振機能を持たせることができる。
【００２４】前述した実施形態に係る制振構造壁１０は、２本のブレース材１１のそれぞれ下端１１ａを下部の梁部材２に剛的に固定し、その上端１１ｂを集合させて制振手段１２を介して上部の梁部材２に接続した例について説明したが、本発明はこの実施形態におけるブレース材配置構成に限定されるものではない。
【００２５】ブレース材配置構成については、例えば、図４に概略的に示されるように、ブレース材１１を逆Ｖ字形に配置した構成であってもよい。具体的には、２本のブレース材１１のそれぞれ上端１１ｂを上部の梁部材２に剛的に固定し、その下端１１ａを集合させて制振手段１２を介して下部の梁部材２に接続してもよい。
【００２６】また、図５に概略的に示されるように、１本のブレース材１１を下部の梁部材２からほぼ垂直に立て、その下端１１ａを下部の梁部材２の剛的にジョイントし、上端１１ａを制振手段１２を介して上部の梁部材２に接続してもよい。
【００２７】更に、図６に概略的に示されるように、２本のブレース材１１をＶ字形に配置して、それぞれ上端を上部の梁部材２に剛的にジョイントし、それらのブレース材１１の下端１１ａをラーメンフレームのほぼ中央部で連結集合させ、他方下部の梁部材２にも２本のブレース材１１の下端１１ａを剛的にジョイントして逆Ｖ字形に配置し、それらの上端１１ａもラーメンフレームのほぼ中央部に連結集合させ、それぞれの連結集合部を制振手段１２を介して接続するようにして構成することもできる。
【００２８】前述した実施形態の制振構造壁１０では、鉄筋コンクリート壁部１８が現場でコンクリートを打設して形成されるものとして説明したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、予め工場などで製造されたプレキャストコンクリート版を設置してもよい。勿論、補強材として鉄筋以外のものを使用することができるし、まったく使用せず、コンクリートだけでもよい。
【００２９】なお、図６に示されるようなブレース材配置構成を備える制振構造壁でプレキャストコンクリート版を使用する場合には、ラーメンフレームのほぼ中央部に位置する２つの連結集合部を接続している制振手段１２を境に、上半分及び下半分に分割された２つのプレキャストコンクリート版を用いることが好ましい。
【００３０】また、ブレース材としては、前述したように比較的に厚さの薄い鋼板を用いたが、これ以外にも使用可能なあらゆる種類の構造用鋼材、ステンレス、鉄筋、非鉄金属材、プラスチック、又はセラミックス材などを用いることができることは言うまでもない。更に、ブレース材の下部梁部材への固定手段も、溶接や高力ボルトの使用以外にも、鉄筋定着など公知のあらゆる手段を使用できる。
【００３１】更に、前述した実施形態に係る制振構造壁は、鋼材で構成された柱部分と梁部分とからなるラーメンフレームに取り付けた場合についての説明であったが、本発明はこのような鋼材で構成された柱部分と梁部分とで構成される場合に限定されるものではなく、鉄筋コンクリートや鋼管コンクリート等を含む種々の材料で構成される柱部材や梁部材からなるラーメンフレームにおいて適用されることは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の制振構造壁によれば、壁の実質的な厚みを厚くすることなく、建築構造物への揺れに対して壁が振動エネルギーを有効に吸収し、建築構造物に作用する揺れを速やかに減衰させることができる。
【出願人】 【識別番号】０００１５２４２４
【氏名又は名称】株式会社日建設計
【識別番号】０００２０１４７８
【氏名又は名称】前田建設工業株式会社
【識別番号】５９９０５６４３７
【氏名又は名称】スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー
【出願日】 平成１２年６月１４日（２０００．６．１４）
【代理人】 【識別番号】１０００８９２４４
【弁理士】
【氏名又は名称】遠山 勉 （外２名）
【公開番号】 特開２００１−３５５３４８（Ｐ２００１−３５５３４８Ａ）
【公開日】 平成１３年１２月２６日（２００１．１２．２６）
【出願番号】 特願２０００−１７８２１８（Ｐ２０００−１７８２１８）