JP2001152695A - 三階建て住宅 - Google Patents
三階建て住宅Info
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Abstract
ギーの吸収を行う部材を内装する制振壁を三階建て住宅
に配設して、地震により引き起こされる住宅の振動を最
小化する。 【解決手段】 三階建て住宅の躯体1の構造において、
梁との接合部にオイルダンパー16を介設する制震壁W
1や、トラスフレーム41をオイルダンパー16を介し
て接続する制震壁W5や、さらにブレース54等の耐震
部材を組み込み耐力壁としての効果も有する制震壁W5
を配設する。
Description
る部材を配設して制震効果を高めた三階建て住宅に関す
るものである。
の作用を免れる方法として、一般的な住宅に比べて、柱
や梁を強固にする専用設計が行われている。柱や梁に特
別に大径のものを使用したり、ブレースの配置数を増や
すなどの方法がとられている。このうちブレースによる
方法においては、軸組にブレースを組み込んで水平耐力
を向上させた耐力壁とし、該耐力壁を壁面方向の要所要
所に配置することによって、建物全体の水平耐力を増強
するようにしている。耐震設計においては、建物の高さ
にかかわらず、一般に震度階が4、5弱の地震(以下
「中地震」とする)までは、建物全体の弾性変形が保証
され、震度階が5強、6の地震(以下「大地震」とす
る)になると、塑性変形域に達し、該塑性変形に伴う履
歴減衰によって地震エネルギーを吸収して建物全体の倒
壊を防止するようにしている。例えば、特開平8−13
5250号公報に記載の技術のように、低降伏点鋼より
構成された制震ブレースを住宅に組み込み、地震エネル
ギーの吸収を制震ブレースに負担させることで、住宅の
損壊を最小化するものがある。
低降伏点鋼などを用いた耐震部材の住宅への配設は、主
に大地震への対抗手段である。耐震用の部材が塑性変形
域に達しない小・中地震に対しては、住宅全体の剛性を
高めることで耐震効果を向上させる必要がある。従来に
おいては、前述するように柱や梁に特別に大径のものを
使用したり、ブレースの配置数を増やすなどして、住宅
の剛性を高めていた。
スダンパー系として、AMDやTMDがある。各層配置
型ダンパー系としては鋼製ダンパー、鉛ダンパー、摩擦
ダンパー、オイルダンパーなどがある。これらは、主に
中高層建築物に用いられる場合が多く、制震装置自体が
大きく、現場において建物との取付が行われている。ま
た、住宅の基礎と躯体の間に積層ゴムなどを配設する方
法なども知られている。特開平9−13740号公報
や、特開平10−220067号公報に示されるもので
ある。さらに、建築物内部に耐震要素を付加したり、エ
ネルギー吸収装置を配設する方法も知られている。特開
平11−50689号公報に示されるものである。
に中高層の建物を対象とするものであり、制震装置自体
が大きく、その装置の取り付けが現場において行われる
ため、施工に時間が掛かる。また、特開平9−1374
0号公報や、特開平10−220067号公報に示され
る技術のように、住宅の基礎と躯体の間に緩衝材などを
配設する方法では、専用の基礎と躯体を必要とし、施工
費が高くなる。建築物内部に耐力壁のような耐震要素を
付加することで、住宅の剛性の向上に寄与させることが
できる。ただしこのときは、増設した耐震要素や制震機
構等の位置によって、建築物の内部空間の居住性や利用
性が阻害されてしまう場合がある。そして、特開平11
−50689号公報に示される技術は、高層建築物を対
象にしているものであり、大きな変形が躯体構造に深刻
な負荷を与える住宅のような低層の建築物には用いるこ
とが困難である。このため、徒にブレースや耐力壁の配
設数の増加によって住宅の剛性の向上による制震効果を
得るよりは、前記のTMDやダンパーのように、積極的
な制震効果を有する装置を配設する方がよい。フレーム
にダンパーを用いて制震壁や制震フレームのような制震
機構を構成する際には、ダンパーに接続したフレームの
剛性を向上させる必要があり、フレームの面外へのはら
みも抑制する必要がある。そこで、本発明は、フレーム
とダンパーを用いて制震壁を構成し、それを躯体構造に
組み込み、制震効果を有する三階建て住宅を提供するこ
とを目的とする。
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。すなわち、三階建て住宅の躯体構
造において、複数のフレームよりなる枠体と梁との間
に、地震に対する応答性を緩和可能なダンパーを介設し
た制震壁を配設するものである。前記制震壁は、前記フ
レーム内部に枠体の剛性を増加するフレーム、トラス、
ブレース、補強板などの補強部材を配設するものであ
る。前記制震壁は、前記枠体と梁との間に地震時におけ
る面外へのフレームのはらみ出しを防止するための揺れ
止めを設けるものである。前記制震壁は、前記揺れ止め
を前記梁に突設した支持部材と、前記枠体とダンパーと
を接続する連結部材とを係合させる構成とするものであ
る。また、前記制震壁は、前記枠体とダンパーとを予め
一体的に組み立て可能な構成としたものである。
対の三角形状トラスフレームを、ダンパーを介して結合
して構成する制震壁を配設するものである。三階建て住
宅の躯体構造において、上下一対の三角形状トラスフレ
ームを、ダンパーを介して結合して構成すると共に、ト
ラスフレームのはらみ出し防止機構を有する制震壁を配
設するものである。三階建て住宅の躯体構造において、
上下一対の三角形状トラスフレームを、ダンパーを介し
て結合して構成すると共に、トラスフレームのはらみ出
し防止機構を有し、かつブレースを組み込んで構成した
制震壁を配設するものである。
づいて詳述する。図1は梁勝ちブレース構造の三階建て
住宅の俯瞰図、図2は梁勝ち構造の三階建て住宅を示す
概念図、図3は柱勝ちラーメン構造の三階建て住宅の俯
瞰図、図4はオイルダンパーの側面断面図、図5は三角
状制震壁の側面図、図6は三角状制震壁の応力状態を示
す説明図、図7は三角状制震壁のオイルダンパーの取付
部を示す側面図、図8は図7のA−A断面図、図9は矩
形状制震壁の側面図、図10は矩形状制震壁の応力状態
を示す説明図、図11は矩形状制震壁のオイルダンパー
の取付部の側面図、図12は図11のB−B断面図、図
13は上下一対の三角形状フレームとダンパーにより構
成した制震壁の側面図、図14は同じく施工状態を示す
斜視図、図15は三角形状フレームに板体を固設しフレ
ームを補強する構成を示す斜視図、図16は上下一対の
三角形状フレームとダンパーと枠フレームにより構成し
た制震壁の側面図、図17は制震壁のはらみ出し防止機
構の他の実施例を示す側面図、図18は同じくC−C断
面図、図19は上下一対の三角形状フレームとダンパー
と枠フレームとブレースにより構成した制震壁の側面
図、図20は同じく分解斜視図、図21は上下一対の三
角形状フレームとダンパーと枠フレームとブレースによ
り構成した制震壁の他の実施例を示す側面図である。
明する。図1に示すように、三階建て住宅の躯体1は、
鋼製軸組3および梁4・5・6により構成されており、
該躯体が基礎2上に立設されるものである。躯体1は梁
勝ちブレース構造で構成されており、梁4・5・6は通
し梁である。このため梁勝ちラーメン構造の住宅におい
ては、躯体構造の強度・剛性を維持する範囲内で軸組3
の配設個所を決定することができ、柱勝ちの住宅と異な
り自由度の高い内部構造を実現できる。軸組3は基礎2
上に立設され、該軸組3の下部は基礎2の上面に固設さ
れている。基礎2上に配設されている軸組3・3・・・
及び後述するように梁4・5上に配設されている軸組3
・3・・・には、耐力壁7が含まれている。この耐力壁
7にはブレースが組み込まれており、この耐力壁7が外
周をはじめ建物全体にバランス良く配置されている。基
礎2の上に立設された軸組3・3・・・の上には、梁4
が配設される。軸組3の上面に梁4がボルトなどにより
締結される。該梁4・4・・・には、水平ブレースが配
設されており、躯体に急激な力がかかっても、躯体全体
で、強くしなやかに受け止める構成になっている。
が配設される。梁4上に立設された軸組3も、下面を梁
4に固設されている。そして、梁4の上に配設された軸
組3・3・・・の上には梁5が配設される構成となって
いる。梁5は軸組3の上面にボルトなどを締結すること
により、固設されている。梁5・5・・・には水平ブレ
ースが配設されており、梁5・5間の剛性を高めるとと
もに、強度としなやかさを有する躯体を構成するもので
ある。
軸組3が配設され、該軸組3・3・・・の上には梁6が
配設される構成になっている。梁6は軸組3の上面にボ
ルトなどを締結することにより、固設されている。梁6
・6・・・には水平ブレースが配設されており、梁6・
6間の剛性を高めるとともに、強度としなやかさを有す
る躯体を構成するものである。そして、梁6の上に、
束、斜材、あるいはトラスフレーム等を配設し、屋根を
構成することができる。
三階建て住宅を示したが、制振壁を配設する三階建て住
宅の躯体構造は上記のものに限定されるものではない。
躯体構造としては、以下で説明するような梁勝ち構造の
三階建て住宅の躯体に使用できるものである。すなわち
第一の場合として図2(a)に示すように、通し梁4・
5・6を主体とし、階毎で分断される柱8によって通し
梁間を橋架して構成される梁勝ちラーメン構造がある。
次いで第二の場合として図1及び図2(b)に示すよう
に、通し梁4・5・6を主体とし、軸組3もしくはそれ
と置換した耐力壁7にて通し梁間を橋架して構成される
梁勝ちブレース構造がある。第三の場合としては図2
(c)に示すように、通し梁4・5・6を主体とし、通
し梁間の橋架部材としては階毎で分断される柱8を基本
とし、軸組3、耐力壁7をその上に付加する、第一、第
二の場合の組み合わせとしての梁勝ちラーメン・ブレー
ス混合構造がある。上記三つのいずれの躯体構造を用い
ても、制振壁を付加した三階建て住宅を構成することが
できるのである。
に突設されたアンカーボルトを、該軸組3の下面に接続
することにより、基礎2や梁4・5上に固設される。軸
組3・3・・・は数箇所でボルトにより接続されるた
め、十分な接続の強度を得ることができる。基礎2上に
おいて、このように接続された軸組3の上には前記梁4
が配設され、同様にして梁5・6も接続される。軸組3
の上面には梁4・5・6を接続するための孔が穿設され
ており、該孔を利用して、ボルトなどにより軸組3が梁
4・5・6に固設されるものである。軸組3はボルトな
どにより基礎2や梁4・5・6に固設されるため、該ボ
ルトを取り外すことにより、軸組3を基礎2および梁4
・5・6より容易に取り外すことができる。そして、こ
のような通常の軸組3に替えて、耐力壁7を固設するこ
とにより、建物全体の耐震性を大きく向上することがで
きるのである。
構造で構成される三階建て住宅に、耐力壁7を配設する
構成とすることも可能である。柱勝ちラーメン構造であ
る躯体101は、鋼製の通し柱108及び梁104・1
05、梁106によって構成され、躯体が基礎2上に立
設されている。梁104・105、梁106は、通し柱
108を横架している。梁104は二階の床面、梁10
5は三階の床面、梁106は三階の天井面を形成する
が、それぞれの面を構成する該梁相互間には水平ブレー
スが配設されており、それぞれの面の剛性を高めると共
に、強度としなやかさを有する躯体を構成するものであ
る。加えて、前記耐力壁7が外周をはじめ建物全体にバ
ランス良く配置されることにより、建物全体の耐震性を
大きく向上することができるのである。
ームに、ブレースをX字型に組み入れた構成になってい
る。これにより、耐力壁7を基礎2と梁4の間もしくは
梁4・5間、梁5・6間に組み込みやすく、耐力壁7の
配置を容易に行うことができる。このような耐力壁7
を、外周をはじめ建物全体にバランス良く配置し、水平
ブレースや梁4・5・6を介して建物にかかる荷重を分
散させる。耐力壁7に地震などにより強い力が働いた場
合、耐力壁7に組み入れられたブレースにより、その力
に対抗する。また大地震の際には、前記塑性変形域に達
した段階で耐力壁7に内設されているブレースが屈曲・
伸張することで地震のエネルギーを吸収して、梁や柱へ
の地震力の負担を軽減し、躯体構造そのものの損壊を防
いでいる。さらに、低降伏点鋼より構成された制震ブレ
ースを住宅に組み込み、より効果的に躯体構造への負担
を軽減する耐力壁を、住宅に配設することもできる。
いて説明する。本実施例においては、図1に示すよう
に、前記耐力壁7の配設に加えて、後述する制震壁Wを
配設する。制振壁Wを躯体構造に付加することで、より
一層地震への対応を図ることができるのである。
て説明する。前述した地震時の振動による上部構造と地
盤、あるいは上部構造と下部構造との間の応答変位、応
答加速度等を抑制するいわゆる各層配置型ダンパーとし
ては、鋼製ダンパー、鉛ダンパー、摩擦ダンパー、オイ
ルダンパー、粘弾性ダンパーなどがある。
利用するもので、水平方向の大変形とそれに伴う鉛直方
向の変形に追従できるように形状、支持部の細部などに
それぞれ工夫がされており、製造に特殊な設備を要せ
ず、比較的安価に製作できることや、比較的コンパクト
な形状で、大きな減衰能力を持つダンパーが構成できる
という特徴を有する。鉛ダンパーとは、純度の高い鉛が
大変形領域で優れた繰返し塑性変形能力を示すことを利
用するものであり、大変形領域で用いるのに適し、ま
た、前記鋼材ダンパーに比べて早期に降伏を促すことが
でき、比較的小変形時から減衰機能を発揮することが期
待できる。また、摩擦ダンパーとは、2面間の固体摩擦
を利用するものであり、摩擦面に与える面圧により滑り
耐力を調節できる機構となるという特徴をし、摩擦面の
種類を適切に選択することによって、鋼材ダンパーなど
に比べ、多くの繰返しに対して安定した性能を発揮する
ことができる。そして、オイルダンパーとは、車両用と
して広く使用されているショックアブソーバーを大型化
したピストン式のものが代表的であり、速度依存型の減
衰機構として、小振幅から大振幅まで振幅に応じて優れ
た減衰力が作用する。また、粘性体ダンパーとは、高粘
性材料のせん断抵抗を利用するものが代表的であり、オ
イルダンパーと同様に、小振幅から大振幅まで振幅に応
じた減衰力が作用する。
減衰力を大略仮定することで、減衰定数の形式で性能を
設定することができ、効果の把握が比較的容易なオイル
ダンパーを使用した場合について説明する。ただし、制
震壁Wのダンパーとしては、十分な減衰機能を有するダ
ンパーであればよく、オイルダンパーや前述した鋼製ダ
ンパー、鉛ダンパー、摩擦ダンパー、粘弾性ダンパーに
限定されるものではない。
うに、シリンダ157と、該シリンダ157内を摺動す
るピストン58と、該ピストン58に結合されたピスト
ンロッド59とから構成され、前記シリンダ157内に
は、所定の粘性抵抗を発生させるための油65が充填さ
れると共に、シリンダ157の端部には、例えば図7に
示す枠体66側の連結プレート63が連結される連結部
60が設けられている。
157の内部を摺動する際に粘性抵抗を発生させるため
の図示せぬ弁部が設けられている。該弁部は、ピストン
58が一方向に摺動したときのみ「開」となって、油の
抵抗により減衰力を発生するようにしており、さらに
は、ピストン58が往復動するため、弁部には一方向用
の弁と、逆方向用の弁とが設けられいる。また、前記ピ
ストンロッド59は、一端がピストン58に一体的に結
合され、他端には、例えば図7に示す梁側の連結プレー
ト62が連結される連結部61が設けられている。
6を地震時に振動する層間に介設すると、地震力によっ
て前記ピストン58がシリンダ157内を往復動し、そ
の際に油がピストン58により区切られたシリンダ15
7内の空間を、一方から他方に弁部を通って移動する。
この時に発生する油の抵抗により外部振動が減衰され、
応答変位、応答加速度等を軽減することができるのであ
る。
21により説明する。まず、第1実施例として三角状制
震壁W1について説明する。図5において、基礎2の上
には、アンカーボルト75・75・・・により左右一対
の斜めフレーム67a・67bが締結固定され、該斜め
フレーム67a・67bの上端間が連結されて枠体66
を形成し、場合によっては、斜めフレーム67a・67
bの上下中間部の内側面間には、中間フレーム68が、
その端部において水平に連結されることもある。三角状
制震壁W1の枠体66のフレーム構成としては、図5に
示す略A字状の形状となる。
にはダンパー部15が構成されている。図7、図8に示
すように、梁4の下面からは、上部をボルト72・72
で梁4に固定された連結プレート62が垂設され、該連
結プレート62の左方には、前記オイルダンパー16a
・16bが上下に水平に並設され、該オイルダンパー1
6a・16bの右方の連結部61・61は、前記連結プ
レート62の左側端に回動可能に連結されている。
には振れ止め73が構成されている。該振れ止め73に
おいては、上部をボルト72・72で梁4に固定された
振れ止めプレート64が垂設され、該振れ止めプレート
64下部は下方に開いたコ字状を呈し、前記斜めフレー
ム67頂部に立設された連結プレート63上部を挟持す
ると共に、該連結プレート63と前記振れ止めプレート
64とは振れ止めピン71により回動可能に連結されて
いる。該振れ止めピン71には、更に、上側のオイルダ
ンパー16aの連結部60が軸支され、一方、下側のオ
イルダンパー16bの連結部60は、前記連結プレート
63の下部に連結ピン69により回動可能に連結されて
いる。
両側部には、水平方向に長い長孔63a・63bが開口
され、該長孔63a・63bに振れ止めピン70と前記
振れ止めピン71とが挿通支持されており、該振れ止め
ピン70・71が長孔63a・63b内を水平方向に摺
動可能な構成としている。すなわち、枠体66の頂部に
立設した連結プレート63は、梁4から垂設した振れ止
めプレート64に設けた前記長孔63a・63bによっ
て、振動面方向(図中左右方向)にガイドされており、
枠体66の振動面外への動きを規制するようにしている
のである。
bより成る枠体66と梁4との間に、地震に対する応答
性を緩和可能なダンパーであるオイルダンパー16a・
16bを介設したので、図6に示すように、水平力Pが
作用した場合は、連結プレート62により前記ピストン
ロッド59が引き出され、オイルダンパー16a・16
bには張力74a・74bが発生する。そして、建物内
で最も減衰機能の高いオイルダンパー16a・16bに
地震力は集中するようになるのである。
中間フレーム68などの補強部材を配設することによ
り、オイルダンパー16a・16b以外の部材の変形を
大きく抑制し、オイルダンパー16a・16bの効果を
一層高めることができるのである。なお、補強部材とし
ては、フレーム以外に、トラス、ブレース、枠体66内
に張設した補強板などを用いてもよく、あるいは、これ
らを組み合わせることで、より一層の剛性の向上を図る
ことができる。
ような振れ止め73を設けることにより、フレーム67
a・67bの面外へのはらみ出しを防止することがで
き、その結果、水平力Pの作用方向とオイルダンパー1
6a・16b作動方向とが一致し、オイルダンパー16
a・16bの減衰機能を一層効果的に発揮することがで
きる。また、梁4より垂設した振れ止めプレート64
と、枠体66とオイルダンパー16a・16bとを接続
する連結プレート63とを簡単に係合させて、振れ止め
効果を得るようにしたので、低コストでコンパクトな制
震壁W1を構成することができる。
体66とダンパー部15とから構成されており、工場で
の一体的な組み立てが容易であり、さらに、この組み立
てた制震壁W1は、アンカーボルト75やボルト72な
どの締結具により、基礎2や梁4に簡単に取付けできる
構成となっているため、現場作業効率を大きく向上させ
ることができるのである。
W2について説明する。図9において、左右一対の縦フ
レーム22a・22bの上端部間及び下端部間には、上
下一対の横フレーム23a・23bが、その端部におい
て連結されて枠体66を形成し、さらに、縦フレーム2
2a・22bの上下中間部の内側面間には、前記横フレ
ーム23a・23bに平行に、中間フレーム24が、そ
の端部において連結されている。該中間フレーム24の
左右両端の上下位置にはブレース151・152・15
3・154の一端が連結され、そのうちのブレース15
1・152の先端(他端)は上側の横フレーム23aの
左右中央部下面にて連結固定され、同様に、ブレース1
53・154の下端(他端)は下側の横フレーム23b
の左右中央部上面に連結固定されている。
て、下側の横フレーム23bの左右端部は、アンカーボ
ルト75・75・・により基礎2の上に固定される一
方、上側の横フレーム23aと梁4との間にはダンパー
部17が構成されている。該ダンパー部17において
は、図11、図12に示すように、梁4の下面からは、
上部をボルト72・72で梁4に固定された連結プレー
ト62が垂設され、該連結プレート62の左方には、オ
イルダンパー16a・16bが上下に水平に並設され、
該オイルダンパー16a・16bの右方の連結部61・
61は、前記連結プレート62の左側端に回動可能に連
結されている。
には振れ止め84が構成されている。該振れ止め84に
おいては、上部をボルト72・72で梁4に固定された
振れ止めプレート78が垂設され、該振れ止めプレート
78の下部は、横フレーム23aの左右中央部上に立設
されたU字状の連結プレート77により挟持されると共
に、該連結プレート77と前記振れ止めプレート78と
は上下の振れ止めピン79・80により回動可能に連結
されている。更に、連結プレート77にはオイルダンパ
ー16a・16bの左方の連結部60・60が連結ピン
81・82により回動可能に連結されている。
方向に長い長孔77a・77bが開口され、該長孔77
a・77bに前記振れ止めピン79・80が挿通支持さ
れており、振れ止めピン79・80が長孔77a・77
b内を水平方向に摺動可能な構成としている。さらに、
振れ止めプレート78にも、水平方向に長孔78aが開
口され、該長孔78aに前記連結ピン81が挿通支持さ
れており、連結ピン81が長孔78a内を水平方向に摺
動することができる。
66の上側の横フレーム23a上に立設した連結プレー
ト77は、梁4から垂設した振れ止めプレート78によ
って、振動面方向(図中左右方向)にガイドされてお
り、枠体66の振動面外への動きを規制するようにして
いるのである。
b・23a・23bより成る枠体66と梁4との間にオ
イルダンパー16a・16bを介設したので、図10に
示すように、水平力Pが作用した場合は、連結プレート
62により前記ピストンロッド59が引き出され、オイ
ルダンパー16a・16bには張力83a・83bが発
生するが、すぐに減衰されて枠体66へはほとんど影響
しない。従って、前述の三角状制震壁W1と同様に、高
い剛性を備えた枠体66は地震力の影響をほとんど受け
ず、減衰機能の高いオイルダンパー16a・16bに地
震力が集中するようになる。
前記枠体66内に多数のブレース151・152・15
3・154を設けており、たとえ制震壁W2に地震力に
よる水平力Pが作用しても、ブレース151・154に
は張力が発生し、ブレース152・153には圧縮力が
発生し、この張力と圧縮力とが抵抗力となって枠体66
の変形を抑制し、より一層の剛性の向上を図るようにし
ている。これにより、オイルダンパー16a・16bが
有効に働く。
66と梁4との間に振れ止め84を設け、フレーム22
a・22b・23aの面外へのはらみ出しを防止すると
共に、枠体66と小型のダンパー部17とから制震壁を
構成し、工場での一体的な組み立てや、基礎2や梁4へ
の取付けが容易に行えるようにして現場作業効率を大き
く向上できるようにしている。
を向上させる制震壁W3について、図13乃至図15に
おいて説明する。制震壁W3は、基礎2と梁4との間、
および梁4・5、梁5・6間に配設され、ボルトの締結
により固設されている。制震壁W3の寸法は、前述の耐
力壁7と同様に構成されているため、躯体1および基礎
2の構成を変更することなく、容易に取付けることがで
きる。制震壁W3はプレハブ化されており、施工が容易
に行える構成になっている。前記制震壁W3は、トラス
フレーム41・41および該トラスフレーム41・41
間に配設される三つのオイルダンパー16・16・16
により構成されている。前記トラスフレーム41・41
は、オイルダンパー16・16・16により接続されて
おり、該オイルダンパー16は制震壁W3の面内に配設
されている。このため、トラスフレーム41が面外には
らみ出そうとした場合には、該トラスフレーム41に接
続されたオイルダンパー16により、トラスフレーム4
1のはらみ出しが規制される。
5に示すように、直角三角形状に構成されている。上側
に配設されたトラスフレーム41は鋭角側を下方に向
け、下側に配設された配設されたトラスフレーム41c
は鋭角側を上方に向け、斜辺が向き合うように梁4・5
に固設された状態で配設されている。前記トラスフレー
ム41の斜辺部分にはオイルダンパー16を接続するス
テーが固設されている。オイルダンパー16はロッドと
シリンダーをそれぞれトラスフレーム41・41の前記
ステーに接続した状態で配設されている。
形状であるC型鋼により、直角三角形状に構成されてお
り、該直角三角形の辺同士をC型鋼により接続した構成
になっている。このため、トラスフレーム41は軽量か
つ剛性に優れたフレームとなる。トラスフレーム41を
直角三角形状に構成し、該トラスフレーム41・41間
にオイルダンパー16を配設するため、該オイルダンパ
ー16の配置空間を大きくとることができる。このた
め、トラスフレーム41・41間に複数個のオイルダン
パー16を配設することができ、制震壁W3の配置にお
ける設計上の自由度が向上する。前記トラスフレーム4
1を、耐力壁7と同一のC型鋼により構成するため、軽
量かつ剛性の高いフレームを構成できる。さらに、躯体
1を構成する軸組3の原材料を共通化でき、耐力壁7お
よびトラスフレーム41の製造に掛かるコストを低減で
きる。
る場合などに変形し、トラスフレーム41・41間の間
隔が変化する。これにより、トラスフレーム41・41
間に配設されたオイルダンパー16のロッドが摺動す
る。
シリンダ内に挿入されたピストン、該ピストンに接続し
たロッドにより構成される。ピストンには、バルブ機構
が設けられており、該バルブ機構により、減衰力の速度
特性が調節される。バルブ機構はオリフィス、リリーフ
バルブおよび環状隙間を組み合わせることにより、所定
の速度特性を実現できるものである。これにより、ロッ
ドを摺動するエネルギーがオイルの粘性抵抗により吸収
される。そして、オイルダンパー16は、ロッドとシリ
ンダがそれぞれトラスフレーム41・41に接続される
構成になっている。
速度が速い場合には抵抗力が大きく、摺動速度が遅い場
合には抵抗力が小さい。このため、急激な揺れにより、
制震壁W3のトラスフレーム41・41の間に大きな抵
抗力が発生するため、耐力壁7などに掛かる荷重を軽減
することができる。また、速度依存型の減衰機構とし
て、小振幅から大振幅まで振幅に応じた減衰力が作用す
る。速度に依存した減衰力を大略仮定することで、減衰
定数の形式で性能を設定することができ、応答スペクト
ルなどを介して効果の把握が比較的容易にできる。
耐力壁7および梁4・5・6により構成される躯体1が
揺れると、その揺れにより制震壁W3のトラスフレーム
41・41間の相対距離が変化し、オイルダンパー16
により地震力が吸収される。このため、躯体にかかる地
震力が低減され、躯体の制震性を向上することができ
る。前記制震壁W3により、速度に依存した粘性抵抗を
利用して建物の減衰力を高め、より大きな地震エネルギ
ーを吸収することができる。制震壁W3により他の躯体
構成部材に過大な負荷をかけることなく、地震エネルギ
ーを吸収することができる。そして、大地震(地動加速
度400gal 程度)に対しても耐力壁7および躯体が弾
性域にとどまり、地震力を受けた後も、躯体を構成する
各部が破損することなく、補修の必要が無くなるか、少
なくすることをねらいとしている。
ラスフレーム41cの剛性を向上させることも可能であ
る。図15に示すごとく、トラスフレーム41に板体4
1eを固設することにより、該トラスフレーム41cの
剛性を向上できる。板体41eの固設方法としては、板
体41eを鉄製とし、トラスフレーム41に溶接固定す
る。板体41eを木製とし、トラスフレーム41に接着
剤により貼設する。もしくは板体41eをネジ、ビス、
リベットなどにより固設することができる。トラスフレ
ーム41の剛性が向上することにより、オイルダンパー
16への地震力の伝達効率を向上させ、エネルギーの吸
収効率を上げることができる。
ついて説明する。図16において、制震壁W4は梁4と
梁5の間に立設されており、該制震壁W4の下面および
上面が、それぞれ梁4と梁5にボルトの締結により固設
されている。制震壁W4は、縦フレーム42b・42
b、横フレーム42d・42d、トラスフレーム42c
・42cおよび該トラスフレーム42c・42c間に配
設されるオイルダンパー16・16・16により構成さ
れる。前記縦フレーム42b・42bおよび横フレーム
42d・42dにより制震壁W4の枠体が形成されてい
る。フレーム42b・42bは梁4・5間に配設されて
おり、前記横フレーム42d・42dは梁4もしくは梁
5に固設されている。前記縦フレーム42b・42bは
角パイプにより構成されており、梁5を支持する構成に
なっている。
ム42d・42dにより構成される枠体の内側には、ト
ラスフレーム42c・42cおよびオイルダンパー16
・16・16が配設される。トラスフレーム42cは、
略V字状の形状で、その先端側が横フレーム42dに固
設されて、略直角三角形状の外形形状に構成されてい
る。また、前記トラスフレーム42cの先端は、ガイド
42fにより面外へ一定範囲以上、動かないように規制
されている。前記トラスフレーム42cの先端部42g
は、側面視、コの字状に構成されており、2枚の平板が
平行に配置された形状に構成されている。先端部42g
にはピンが挿嵌固定されている。該ピンはガイド42f
に設けられた長孔に遊嵌されている。ガイド42fに形
成された長孔は水平方向に長く設けられており、トラス
フレーム42cの水平方向への揺れは規制しない構成に
なっている。
面外方向にはらもうとした場合には、先端部42gがガ
イド42fに当接し、トラスフレーム42cのはみを防
止するものである。トラスフレーム42cがはらむ場合
には、トラスフレーム42cとフレーム42dの接合部
を中心として、該トラスフレーム42cの先端42gが
回動する形となる。ガイド42fにも過大な力が掛かる
ことが無いので、ガイド42fには強度が要求されず、
容易に構成することができる。さらに、制震壁W4のト
ラスフレーム42cのはらみを防止できるため、トラス
フレーム42cが外装や内装を傷つけることがなく、地
震の後の補修に掛かる費用が減少する。
スフレーム42cの先端部を挟む形にガイド部材を配設
する構成もある。制震壁W4を、図17、図18に示す
ように、フレーム42bに立設しているプレート42h
・42hによって、トラスフレーム42cを左右方向摺
動可能に前後方向から挟み込む構成とするのである。な
お、プレート42hは溶接等によってフレーム42cに
固着している。このとき、前述のガイド42fを配設す
る必要はなく、ガイド42fを挿通するピンを先端部4
2gに設ける必要もない。したがって、前述の制震ダン
パーフレーム42よりも容易に構成することができ、か
つ同様な効果を得ることができるのである。
を向上させる制震壁W5について説明する。図19、図
20において、制震壁W5は基礎2と梁4の間および梁
4・5、梁5・6間に立設されるものであり、該制震ダ
ンパーフレーム51の下面および上面が、それぞれボル
トの締結により固設される。制震壁W5は、枠フレーム
52、その補強フレーム52c、トラスフレーム53・
53および該トラスフレーム53・53間に配設される
オイルダンパー16・16そして、ブレース54により
構成される。
示すように、略直角三角形状に構成されている。上側に
配設されたトラスフレーム53は鋭角側を下方に向け、
下側に配設された配設されたトラスフレーム53は鋭角
側を上方に向け配設されている。トラスフレーム53・
53は、鋭角の対辺部分を枠フレーム52と共有する状
態で対面させた状態に配設されている。前記トラスフレ
ーム53の直角の対辺部分にはオイルダンパー16を接
続するステーが固設されている。オイルダンパー16は
ロッドとシリンダーをそれぞれトラスフレーム53・5
3の前記ステーに接続されている。
は、C型鋼により構成されており、このため、トラスフ
レーム53は軽量かつ剛性に優れたフレームとなる。ト
ラスフレーム53を略直角三角形状に構成し、該トラス
フレーム53・53間にオイルダンパー16を配設する
ため、該オイルダンパー16の配置空間を大きくとるこ
とができる。このため、トラスフレーム53・53間に
複数個のオイルダンパー16を配設することができ、制
震ダンパーフレーム51の配置における設計上の自由度
が向上する。さらに、枠フレーム52により構成される
面内に複数個のオイルダンパー16を配設し、該オイル
ダンパー16をトラスフレーム53・53間に配設する
ので、トラスフレーム53のはらみ出しを防止できる。
該トラスフレーム53を、耐力壁7と同一のC型鋼によ
り構成するため、軽量かつ剛性の高いフレームを構成で
きる。さらに、躯体1を構成する軸組3の原材料を共通
化でき、耐力壁7およびトラスフレーム53の製造に掛
かるコストを低減できる。
み構成について説明する。制震壁W5は、躯体が地震に
より揺れる場合などに変形し、トラスフレーム53・5
3間の間隔が変化する。これにより、トラスフレーム5
3・53間に配設されたオイルダンパー16のロッドが
摺動する。制震壁W5が変形する際には、ブレース54
により変形に対する抗力が発生し、ついには該ブレース
54が屈曲、伸張し、該制震壁W5が耐力壁の役割も果
たすものである。
52bにより面外へ一定範囲以上、動かないように規制
されている。トラスフレーム53の先端部は、側面視、
コの字状に構成されており、2枚の平板が平行に配置さ
れた形状に構成されている。先端部にはピン53hが挿
嵌固定されている。該ピンは、ガイド52bに設けられ
た長孔に遊嵌されている。ガイド52bに形成された長
孔は水平方向に長く設けられており、トラスフレーム5
3の水平方向への揺れは規制しない構成になっている。
ム51の面外方向にはらもうとした場合には、先端部が
ガイド52bに当接し、トラスフレーム53のはらみを
防止するものである。トラスフレーム53がはらむ場合
には、トラスフレーム53と枠フレーム52の接合部を
中心として、該トラスフレーム53の先端部が回動する
形となる。ガイド52bにも過大な力が掛かることが無
いので、ガイド52bには強度が要求されず、容易に構
成することができる。さらに、制震ダンパーフレーム5
1のトラスフレーム53のはらみを防止できるため、ト
ラスフレーム53が外装や内装を傷つけることがなく、
地震の後の補修に掛かる費用が減少する。
ついて説明する。図21において、制震壁W6は、枠フ
レーム52、その補強フレーム52c、三角フレーム5
7、オイルダンパー16およびブレース54により構成
されている。枠フレーム52は縦長の長方形状に形成さ
れており、該枠フレーム52の寸法は耐力壁7と互換性
のあるものとなっている。また、中央部には補強フレー
ム52cが架設されている。三角フレーム57は頂点を
鋭角とする略二等辺三角形状に形成されおり、補強フレ
ーム52cが底辺に一致する構成となっている。該三角
フレーム57は補強フレーム52cを対象軸とし、上下
に2つ配設されている。該三角フレーム57の頂点部5
7bにはオイルダンパー16のロッドが接続されてい
る。該オイルダンパー16のシリンダーは枠フレーム5
2に固設されたステー52dに接続されている。そし
て、ブレース54は、枠フレーム52の内側に固設され
ている。
達され、軸組3、耐力壁7および梁4・5・6により構
成される躯体1が揺れると、その揺れにより枠フレーム
52が変形し、三角フレーム57・57は、枠フレーム
52に比べて、ほとんど変形されない。これにより、三
角フレーム57の頂点部57bと枠フレーム52のステ
ー52d間の相対距離が変化する。この相対距離の変化
によりオイルダンパー16のロッドが摺動され、該オイ
ルダンパー16により地震力が吸収される。このため、
躯体にかかる地震力が低減され、躯体の制震性を向上す
ることができる。また、枠フレーム52の変形にともな
い、ブレース54が抗力を発生し、制震ダンパーフレー
ム56が耐震要素である耐力壁としての効果も期待でき
るのである。
レーム52において、基礎もしくは梁に近い位置に配設
されるため、ダンパー16の保持剛性を高くでき、ダン
パー16の面外方向へのねじれなどを抑制できる。これ
により、三角フレーム57の頂点部57bの枠フレーム
52面外へのはらみ出しを抑制できる。さらに、ダンパ
ー16と、該ダンパー16と基礎もしくは梁との相対距
離の変化はほとんど無くすことができ、地震力の効率的
な吸収を行うことができる。このように制震壁W6を構
成するので、ダンパー16により地震のエネルギーを吸
収し、ブレース54により地震力に対した抗力が発生す
る。躯体に制震壁W6を組み込むことにより、躯体の制
震性を容易に向上でき、過剰な地震力はダンパーにより
吸収することができる。制震ダンパーフレーム56を用
いることにより、制震性を有する躯体の設計上の自由度
を向上できる。
次のような効果をそうする。請求項1記載の如く、三階
建て住宅の躯体構造において、複数のフレームよりなる
枠体と梁との間に、地震に対する応答性を緩和可能なダ
ンパーを介設した制震壁を配設するので、剛性の高い枠
体と梁との間に、別体としてダンパーが連結されること
となり、地震力により発生する振動エネルギーのほとん
どがダンパーに集中して吸収されるため、地震力に対す
る建物の応答変位や応答加速度などが十分に抑制され、
住宅の震動を大きく軽減することができるのである。
フレーム内部に枠体の剛性を増加するフレーム、トラ
ス、ブレース、補強板などの補強部材を配設するもので
あるので、枠体自身の剛性が増し、ダンパーの減衰機能
を更に効果的に発揮させることができて、住宅の震動を
大きく軽減することができるのである。
枠体と梁との間に地震時における面外へのフレームのは
らみ出しを防止するための揺れ止めを設けるものである
ので、地震力の作用方向とダンパーの作動方向とが一致
し、ダンパーの有する減衰機能を十分に発揮させること
ができて、住宅の震動を大きく軽減することができるの
である。
揺れ止めを前記梁に突設した支持部材と、前記枠体とダ
ンパーとを接続する連結部材とを係合させる構成とする
ものであるので、制震壁の製造コストの低減、及びコン
パクト化を図ることができて、住宅の建設コストを低減
できる。また、住宅の内部空間の自由度を広げることが
出来る。
枠体とダンパーとを予め一体的に組み立て可能な構成と
したものであるので、現場作業の効率を大幅に向上させ
ることができるのである。
構造において、上下一対の三角形状トラスフレームを、
ダンパーを介して結合して構成する制震壁を配設するの
で、軽量かつ剛性の高いフレームを介してダンパーに地
震力を伝達でき、地震力の効率的な吸収を行うことがで
きる。また、ダンパーを接続したフレームを三角形状に
構成するため、ダンパーの配置空間を大きくとりながら
制震壁をコンパクトにな構成とすることができ、住宅の
内部空間を損なうことがない。
構造において、上下一対の三角形状トラスフレームを、
ダンパーを介して結合して構成すると共に、トラスフレ
ームのはらみ出し防止機構を有する制震壁を配設するの
で、制震壁が外装もしくは内装に接触することが無く、
地震の後の補修個所を軽減できる。また、はらみ出しが
無くなるために、制震壁の近傍の空間を有効に利用でき
る。また、簡単な構成により、はらみだしを抑制でき、
制震壁を安価に構成できて、住宅の施工費も安価とする
ことができる。
構造において、上下一対の三角形状トラスフレームを、
ダンパーを介して結合して構成すると共に、トラスフレ
ームのはらみ出し防止機構を有し、かつブレースを組み
込んで構成した制震壁を配設するので、1つの制震壁に
より制震要素と耐震要素を配設でき、中地震に対する制
震効果の向上と同時に、大地震に対する躯体構造損壊防
止の効果を合わせて得ることができる。建物の躯体を構
成する際の施工工程を大幅に減少できる。また、同一の
フレーム内において、耐力要素により吸収しきれない地
震力を制震壁により吸収するため、効率的に地震力の吸
収を行うことができ、他の軸組フレームに与える負荷を
軽減できて、住宅全体の制震に大きく寄与することがで
きる。また、ブレースを制震要素としてフレームの変形
を抑えると共に、フレームが変形する際にはダンパーに
より地震力を吸収することができる。さらには耐力壁と
しての効果も得られるので、躯体構造損壊防止の効果を
向上させることもできる。
側面図。
面図。
り構成した制震壁の側面図。
補強する構成を示す斜視図。
フレームにより構成した制震壁の側面図。
示す側面図。
フレームとブレースにより構成した制震壁の側面図。
フレームとブレースにより構成した制震壁の他の実施例
を示す側面図。
Claims (8)
- 【請求項1】 三階建て住宅の躯体構造において、複数
のフレームよりなる枠体と梁との間に、地震に対する応
答性を緩和可能なダンパーを介設した制震壁を配設する
ことを特徴とする三階建て住宅。 - 【請求項2】 前記制震壁は、前記フレーム内部に枠体
の剛性を増加するフレーム、トラス、ブレース、補強板
などの補強部材を配設することを特徴とする請求項1記
載の三階建て住宅。 - 【請求項3】 前記制震壁は、前記枠体と梁との間に地
震時における面外へのフレームのはらみ出しを防止する
ための揺れ止めを設けることを特徴とする請求項1記載
の三階建て住宅。 - 【請求項4】 前記制震壁は、前記揺れ止めを前記梁に
突設した支持部材と、前記枠体とダンパーとを接続する
連結部材とを係合させる構成とすることを特徴とする請
求項3記載の三階建て住宅。 - 【請求項5】 前記制震壁は、前記枠体とダンパーとを
予め一体的に組み立て可能な構成としたことを特徴とす
る請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の三階建て住
宅。 - 【請求項6】 三階建て住宅の躯体構造において、上下
一対の三角形状トラスフレームを、ダンパーを介して結
合して構成する制震壁を配設することを特徴とする三階
建て住宅。 - 【請求項7】 三階建て住宅の躯体構造において、上下
一対の三角形状トラスフレームを、ダンパーを介して結
合して構成すると共に、トラスフレームのはらみ出し防
止機構を有する制震壁を配設することを特徴とする三階
建て住宅。 - 【請求項8】 三階建て住宅の躯体構造において、上下
一対の三角形状トラスフレームを、ダンパーを介して結
合して構成すると共に、トラスフレームのはらみ出し防
止機構を有し、かつブレースを組み込んで構成した制震
壁を配設することを特徴とする三階建て住宅。
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