JP2005290819A - Wooden building vibration damping device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特にエネルギー吸収材を用いた木造建築用制振装置に関する。 The present invention particularly relates to a vibration control device for a wooden building using an energy absorbing material.
建築物は壁が少なかったり、柱が細いと地震のような振動に対して揺れやすく、大きな地震力が作用する。このため、粘弾性体やオイルダンパー等を用いて地震のエネルギーを吸収し揺れを小さくしたり地震力を小さくする方法があり、近年一般のビル建築に用いられるようになった。木造建築物でも壁が少なかったり、高層化すると揺れやすくなる。
また、木造建築物では特に壁の平面配置が不適切なため地震時、平面的にねじれ振動が顕著になり壁の少ない方が大きく変形し壊れやすくなる。このときは平面的に壁の少ない方へエネルギー吸収装置を配置すると効果的であることが知られている。
揺れを抑制するために、建物の壁に適用する制振ダンパーとしては、たとえば、粘弾性体を用いたものが知られている。たとえば、特許文献1等では、柱と壁面材との間にテープ状の粘弾性体を接着し、建築物の制振を行う技術が開示されている。
In addition, especially in a wooden building, the planar arrangement of the walls is inappropriate, and in the event of an earthquake, the torsional vibration becomes noticeable in a plane, and the one with fewer walls is greatly deformed and easily broken. In this case, it is known that it is effective to dispose the energy absorbing device in a plane having fewer walls.
As a vibration damper applied to a building wall in order to suppress shaking, for example, a damper using a viscoelastic body is known. For example,
ところで、特許文献1等に開示された技術は、大壁形式とよばれるものであり、木造建築物の柱の外側にテープ状の粘弾性体を介して壁面材を木ネジによって固定するものである。この技術では、木ネジによって壁材を柱に固定するため、柱と壁材との間に相対変位が生じると、木ネジに力が作用し、制振効果が十分に得られない。また、上記の方法では粘弾性体による粘弾性力が小さく制振効果が小さい。
By the way, the technique disclosed in
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであって、その目的は、制振効果を高めることができる壁構造を実現でき、建物の強度向上を図ることができる木造建築用制振装置を提供することにある。
さらに、窓の上部あるいは下部、または掃き出し開口の上部の壁領域に適用することにより、建物のねじり防止にも効果を発揮する木造建築用制振装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof is to realize a wall structure capable of enhancing the vibration damping effect and to improve the strength of the building. To provide an apparatus.
It is another object of the present invention to provide a vibration control device for a wooden building that is effective in preventing torsion of a building by being applied to an upper or lower part of a window or a wall region above an outlet opening.
上記の目的を達成するため、本発明の木造軸組構造の壁部分に適用する木造建築用制振装置は、柱、土台、横架材を含む軸組部材に囲まれる領域に内挿される、木製の枠材と、前記枠材に取り付けられる木質壁面材と、2枚の金属板で挟まれた粘弾性体により構成されるエネルギー吸収材とを有する。 In order to achieve the above object, the wooden building vibration damping device applied to the wall portion of the wooden frame structure of the present invention is inserted into a region surrounded by a frame member including columns, foundations, and horizontal members. A wooden frame member, a wooden wall surface member attached to the frame member, and an energy absorbing member constituted by a viscoelastic body sandwiched between two metal plates.
上記の複数の前記エネルギー吸収材を前記枠材と前記木質壁面材との間に並べて配置し、前記枠材および前記木質壁面材に対し前記エネルギー吸収材の前記金属板を接着剤により接合し、前記エネルギー吸収材の前記粘弾性体により振動エネルギーを吸収させるようにしている。 The plurality of the energy absorbing materials are arranged side by side between the frame material and the wooden wall surface material, and the metal plate of the energy absorbing material is bonded to the frame material and the wooden wall surface material with an adhesive, Vibration energy is absorbed by the viscoelastic body of the energy absorbing material.
例えば、前記柱、土台、横架材を含む軸組部材に囲まれる領域に窓が設置される場合には、前記木製の枠材は、前記窓の上部あるいは下部の壁領域に内挿され、当該枠材に前記エネルギー吸収材を介して前記木質壁面材が取り付けられる。 For example, when a window is installed in a region surrounded by a frame member including the pillar, foundation, and horizontal member, the wooden frame member is inserted into an upper or lower wall region of the window, The wooden wall surface material is attached to the frame material via the energy absorbing material.
また、前記柱、土台、横架材を含む軸組部材に囲まれる領域に掃き出し開口が設置される場合には、前記木製の枠材は、前記掃き出し開口の上部の壁領域に内挿され、当該枠材に前記エネルギー吸収材を介して前記木質壁面材が取り付けられる。 Further, in the case where a sweep opening is installed in a region surrounded by the frame member including the pillar, base, and horizontal member, the wooden frame member is inserted into a wall region at the top of the sweep opening, The wooden wall surface material is attached to the frame material via the energy absorbing material.
本発明では、柱、土台、あるいは横架材を含む軸組部材で囲まれる壁領域に、枠材を内挿し、当該枠材に木質壁面材を取り付けるいわゆる真壁方式である。枠材と壁面材とは、2枚の金属板で挟まれた粘弾性体により構成されるテープ状のエネルギー吸収材が介在した状態で接合されている。これを壁領域に設け、枠材の被施工面から接合部材を打ち込むと、柱、土台、あるいは横架材に対し枠材が接合され、木質壁面材は壁領域内に固定される。
本発明では、木質壁面材と枠材との間に、複数のエネルギー吸収材を並べて配置することにより、壁による制振効果を十分に高めることができる。
枠材への木質壁面材の取り付けは、片面貼り(1枚)が基本であるが、拡張として両面貼り(2枚)としてもよい。枠材と2枚の木質壁面材との間にそれぞれ複数のエネルギー吸収材を並べて配置することにより、さらに高い制振効果が得られる。
In the present invention, a so-called true wall system is employed in which a frame member is inserted into a wall region surrounded by a frame member including a pillar, a base, or a horizontal member, and a wooden wall material is attached to the frame member. The frame material and the wall surface material are joined together with a tape-shaped energy absorbing material constituted by a viscoelastic body sandwiched between two metal plates. When this is provided in the wall region and the joining member is driven from the work surface of the frame material, the frame material is joined to the pillar, base, or horizontal member, and the wooden wall surface material is fixed in the wall region.
In the present invention, the vibration damping effect by the wall can be sufficiently enhanced by arranging a plurality of energy absorbing materials side by side between the wooden wall surface material and the frame material.
The attachment of the wooden wall material to the frame material is basically single-sided (one), but may be double-sided (two) as an extension. By arranging a plurality of energy absorbing materials side by side between the frame material and the two wooden wall materials, a higher vibration damping effect can be obtained.
本発明によれば、制振効果を高めることができる壁構造を実現でき、建物の強度向上を図ることができる。また、窓の上部あるいは下部、または掃き出し開口の上部の壁領域に適用することにより、建物のねじり防止にも効果を発揮する。本発明は真壁方式を採用していることから、色々な使い方が可能となる。例えば、外壁だけでなく、内壁にも使用できる。また、既存建物への後付けも容易に可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the wall structure which can heighten a damping effect is realizable, and the strength improvement of a building can be aimed at. In addition, it is effective for preventing torsion of a building by being applied to the upper or lower part of the window or the wall region at the upper part of the discharge opening. Since the present invention employs the true wall system, various uses are possible. For example, it can be used not only on the outer wall but also on the inner wall. It can also be easily retrofitted to existing buildings.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る木造建築用制振装置1(以下、制振装置1とする。)が適用される建築物の軸組構造の一例を示す図である。
図1において、建築物の軸組は、柱CN、土台BSおよび梁(横架材)BMによって構成されており、土台BSに複数の柱CNが接合金具50によって接合されており、これらの柱CN上に梁BMが接続金具50によって接合されている。
柱CN、土台BSおよび梁BMは、本発明の軸組部材の一実施態様である。柱CN、土台BSおよび梁BMは、例えば、製材、集成材、あるいはLVL(単板積層材)により構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of a framework structure of a building to which a wooden building vibration damping device 1 (hereinafter referred to as a vibration damping device 1) according to an embodiment of the present invention is applied.
In FIG. 1, the framework of a building is composed of a pillar CN, a base BS, and a beam (horizontal material) BM, and a plurality of pillars CN are joined to the base BS by a
The column CN, the base BS, and the beam BM are one embodiment of the shaft assembly member of the present invention. The pillar CN, the base BS, and the beam BM are made of, for example, lumber, laminated material, or LVL (single plate laminated material).
建築物の軸組の隣合う柱CN、梁BMおよび土台BSで囲まれる矩形状の輪郭をもつ閉領域は、建築物の壁となる壁領域20を形成している。
制振装置1は、図1に示すように、壁領域20に嵌め込まれ、固定される。
A closed region having a rectangular outline surrounded by adjacent columns CN, beams BM, and bases BS of the building framework forms a wall region 20 serving as a wall of the building.
As shown in FIG. 1, the
図2は、制振装置1の外観を示す斜視図であって、(a)は表面側から見た斜視図であり、(b)は裏面側から見た斜視図である。
図2に示すように、制振装置1は、壁面材4と、枠材5と、壁面材4と枠材5との間に介在するエネルギー吸収材7とを有する。
2A and 2B are perspective views showing the external appearance of the
As shown in FIG. 2, the
壁面材4は、壁領域20の形状に略合致する矩形状に形成されており、壁領域20を覆う。壁面材4は、例えば、構造用合板、構造用パネル、あるいは繊維板により構成される。
枠材5は、断面が矩形の複数(4本)の棒状の部材で構成され、これらの部材が組合わさって矩形状の外形をなしている。枠材5は、例えば、製材、集成材、あるいはLVL(単板積層材)により構成される。
また、枠材5は、壁面材4の外周部を受け止める受け面5aと、後述するコーチボルト等が打ち込まれる被施工面5cと、壁領域20に嵌合する嵌合面5dとを備えている。
The
The
The
図3は、制振装置1から壁面材4を分離した状態を示す平面図である。
図3に示すように、エネルギー吸収材7は、枠材5の受け面5a上に、受け面5aの全周に沿って不連続に並べて配置される。複数のエネルギー吸収材7は、同一形状である。後述するように、エネルギー吸収材7と受け面5aとは、エポキシ樹脂等の接着剤によって接着接合され、また、エネルギー吸収材7と壁面材4の外周部との間もエポキシ樹脂等の接着剤によって接着接合される。
FIG. 3 is a plan view showing a state in which the
As shown in FIG. 3, the
図4は、エネルギー吸収材7の構造を示す図であって(a)は平面図であり、(b)はA−A’線方向の断面図である。
エネルギー吸収材7は、粘弾性体8と、2枚の金属板9A,9Bとから構成される。
金属板9A,9Bは、たとえば、ステンレス等の金属で形成されており、同形状(帯状)を有する。
金属板9A,9Bは、幅方向に所定寸法だけ互いにずれた状態で対向しており、これらの間にテープ状の粘弾性体8を挟んでいる。
金属板9A,9Bの対向しない部分には、釘やビス等で枠材5の受け面5aあるいは壁面材4に接着接合するための仮止め用の穴ha,hbが、長手方向に沿って形成されている。
4A and 4B are diagrams showing the structure of the
The
The
The
Temporary fixing holes ha and hb are formed along the longitudinal direction in the portions of the
粘弾性体8は、粘性物質であって変形のエネルギーを蓄える弾性体の性質をも兼ね備える材料で形成されており、たとえば、高分子材料で形成されている。この粘弾性体は、金属板9A,9Bの相対変位により、せん断変形を受けてエネルギーを吸収する。粘弾性体8の具体的特性としては、例えば、20℃、3Hzでは、せん断弾性係数が5〜25N/cm2 以上、減衰定数が0.30以上好ましくは0.35以上である。
粘弾性体8は、金属板9A,9Bに接着剤によって全面的に接着されている。
The
The
図5は、枠材5とエネルギー吸収材7と壁面材4との接合関係を示す断面図である。
図5に示すように、エネルギー吸収材7の金属板9A,9Bは、それぞれ、壁板材4および枠材5の受け面5aに接着剤RSによって接着される。接着剤RSには、エポキシ樹脂等の接着剤が用いられる。また、金属板9A,9Bの穴ha,hbから、ビスや釘等の仮止め釘12が壁板材4および枠材5に向けて打ち込まれる。これらは、接着の際にエネルギー吸収材7を位置決め(仮止め)するために用いられ、枠材5とエネルギー吸収材7と壁面材4との間の接合は、接着剤RSによって行われる。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a joining relationship among the
As shown in FIG. 5, the metal plates 9 </ b> A and 9 </ b> B of the
制振装置1の建築物への施工手順の一例について説明する。
まず、工場や現場等で事前に、粘弾性体8を金属板9A,9Bに挟んで接合したエネルギー吸収材7を壁面材4の周辺に接着接合する。接着強度は発現するまでに数日〜十数日かかる。運搬は接着後、1〜2日後に可能である。
そして、枠材5を壁領域20に嵌め込んだのち、図6に示すように枠材5の被施工面5cにコーチボルト等15を打ち込むことにより、梁BM、土台BSおよび柱CNに枠材5を固定する。コーチボルト等15を、図7に示すように、枠材5の全周にわたって打ち込むことにより、枠材5と梁BM、土台BSおよび柱CNとがそれぞれ強固に接合される。
エネルギー吸収材7の付いた壁面材4を、枠材5に接着接合する。このとき、仮止め釘12で仮止めする必要がある。完全な接着強度が発現するまでには、数日〜十数日かかる。
以上により、制振装置1と建築物とは一体化する。
An example of the construction procedure of the
First, the
Then, after fitting the
The
As described above, the
次に、建築物に外力が作用する場合の制振装置1の作用について説明する。
建築物に、たとえば、地震や風等の外力が作用していない状態では、図8(a)に示すように、エネルギー吸収材7には変形が生じていない。
たとえば、地震や風等により、建築物に図1に示す水平方向C1およびC2に外力が作用すると、土台BSに接合された柱CNに変形が発生し、土台BSと梁BMとが相対変位する。
柱CNが変形し土台BSと梁BMとが相対変位すると、これらの変形および相対変位に応じて制振装置1の枠材5を構成する複数の部材間に相対変位が発生するとともに、各部材に変形が生じる。これにより、壁面材4と枠材5との間に介在するエネルギー吸収材7の粘弾性体8に図8(b)に示すようなせん断変形が生じる。
このエネルギー吸収材7を構成する粘弾性体8のせん断変形によって、建築物に発生する振動による力が吸収され、建築物の振動が抑制される。
Next, the operation of the
In the state where an external force such as an earthquake or wind is not acting on the building, for example, as shown in FIG. 8A, the
For example, when an external force acts on the building in the horizontal directions C1 and C2 shown in FIG. 1 due to an earthquake or wind, the column CN joined to the base BS is deformed, and the base BS and the beam BM are relatively displaced. .
When the column CN is deformed and the base BS and the beam BM are relatively displaced, a relative displacement is generated between a plurality of members constituting the
The shear deformation of the
本実施形態では、粘弾性体を介して建築物の柱の外側に壁面材を釘やビス等を用いて固定するのではなく、柱CN、梁BMおよび土台BSで囲まれる領域の内側、すなわち、柱CNの側面、梁BMの下面および土台BSの上面に枠材5を設け、この枠材5と壁面材4との間に粘弾性体8を有するエネルギー吸収材7を介在させ、かつ、接着によって接合するので、枠材5と壁面材4との間に相対変位が生じた際に、エネルギー吸収材7の粘弾性体8に外力が効率良く伝わり、高い制振効果が得られる。
また、本実施形態では、壁面材と枠材との間に、複数のエネルギー吸収材を並べて配置することにより、壁による制振効果を十分に高めることができる。
本実施形態では、上記の制振装置1により壁領域20の内面を支持することから、建築物の強度を大きく向上させることができる。
In the present embodiment, the wall material is not fixed to the outside of the building pillar via the viscoelastic body using nails, screws, or the like, but inside the area surrounded by the column CN, the beam BM, and the base BS, that is, The
Moreover, in this embodiment, the vibration damping effect by a wall can fully be heightened by arrange | positioning a several energy absorption material side by side between a wall surface material and a frame material.
In this embodiment, since the inner surface of the wall region 20 is supported by the
(第2実施形態)
図9は、本発明の他の実施形態に係る木造建築用制振装置の構造を示す断面図である。 なお、図9において、上述した第1の実施形態と同一構成部分については同一の符号を使用している。
本実施形態に係る制振装置100は、枠材5に対して、2枚の壁面材4A,4Bがエネルギー吸収材7を介して接合されている点が上述した第1の実施形態に係る制振装置1と異なる点である。
エネルギー吸収材7は、壁面材4A,4Bおよび枠材5の受け面5a、5bにエポキシ樹脂等の接着剤によって接着接合されている。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of a vibration damping device for a wooden building according to another embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment described above.
The vibration damping device 100 according to the present embodiment is that the two
The
制振装置100の建築物への施工手順の一例について説明する。
まず、工場や現場等で事前に、粘弾性体8を金属板9A,9Bに挟んで接合したエネルギー吸収材7を壁面材4A,4Bの周辺に接着接合する。接着強度は発現するまでに数日〜十数日かかる。運搬は接着後、1〜2日後に可能である。
そして、枠材5を壁領域20に嵌め込んだのち、図9に示すように枠材5の被施工面5cにコーチボルト等15を打ち込むことにより、梁BM、土台BSおよび柱CNに枠材5を固定する。コーチボルト等15を、図7に示すように、枠材5の全周にわたって打ち込むことにより、枠材5と梁BM、土台BSおよび柱CNとがそれぞれ強固に接合される。
エネルギー吸収材7の付いた壁面材4Aを、枠材5の受け面5aに接着接合する。このとき、仮止め釘で仮止めする必要がある。同様に、エネルギー吸収材7の付いた壁面材4Bを、枠材5の受け面5bに接着接合する。このとき、仮止め釘で仮止めする必要がある。完全な接着強度が発現するまでには、数日〜十数日かかる。
以上により、制振装置100と建築物とは一体化する。
An example of the construction procedure of the vibration damping device 100 on the building will be described.
First, the
Then, after fitting the
The
As described above, the vibration damping device 100 and the building are integrated.
本実施形態では、一つの枠材5に対して2枚の壁面材4A,4Bをエネルギー吸収材7を介して接合することにより、第1の実施形態に比べてさらに高い制振効果が得られる。
In the present embodiment, by bonding the two
本発明は上述した実施形態に限定されない。
上述した実施形態では、制振装置を建築物の階全体の高さにわたって設置した場合について説明したが、たとえば、建築物の窓の下部のいわゆる腰壁や、上部のいわゆる垂れ壁等(寺院建築などでは特に大きい)に制振装置を適用することも可能である。
The present invention is not limited to the embodiment described above.
In the above-described embodiment, the case where the vibration damping device is installed over the entire height of the floor of the building has been described. For example, the so-called waist wall at the lower part of the window of the building, the so-called hanging wall at the upper part, etc. It is also possible to apply a vibration damping device to a particularly large).
例えば、図10に示すように、2本の柱CNと、2本の梁BMにより囲まれた領域に窓21が設けられる場合には、当該領域の全体ではなく、窓21の上部の垂れ31や、窓21の下部の腰32の領域のみに本実施形態に係る制振装置を適用する。
あるいは、土台BSと、2本の柱CNと、梁BMにより囲まれた領域に掃き出し開口22が設けられる場合には、当該領域の全体ではなく、掃き出し開口22の上部の垂れ31の領域のみに本実施形態に係る制振装置を適用する。図11に示すように、最終的な木造建築物において、上記の垂れ31や腰32は、壁領域となる。なお、掃き出し開口22は、ドアー型を指し、開口部の下に壁領域はない。
このように、窓21の上部あるいは下部、または掃き出し開口22の上部の壁領域に本実施形態に係る制振装置を適用することにより、当該制振装置部分で振動エネルギーを吸収し建物のねじりを抑制し、建物全体の耐震性能を高めることができる。
For example, as shown in FIG. 10, when the
Alternatively, when the
In this way, by applying the vibration damping device according to this embodiment to the upper or lower portion of the
また、上述した実施形態では、梁BM、土台BSおよび柱CNによって囲まれる壁領域20に制振装置を適用した場合について説明したが、2階、3階等に存在する上下の梁および隣合う柱の間に形成される壁領域にも適用可能である。 Further, in the above-described embodiment, the case where the vibration damping device is applied to the wall region 20 surrounded by the beam BM, the base BS, and the column CN has been described, but the upper and lower beams existing on the second floor, the third floor, and the like are adjacent to each other. The present invention can also be applied to a wall region formed between columns.
1,100…木造建築用制振装置
4,4A,4B…壁面材
5…枠材
7…エネルギー吸収材
8…粘弾性体
9A,9B…金属板
12…仮止め釘
15…コーチボルト等
BM…梁
CN…柱
BS…土台
ha,hb…仮止め用の穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 ... Damping
Claims (3)
柱、土台、横架材を含む軸組部材に囲まれる領域に内挿される、木製の枠材と、
前記枠材に取り付けられる木質壁面材と、
2枚の金属板で挟まれた粘弾性体により構成されるエネルギー吸収材と、
を有し、
複数の前記エネルギー吸収材を前記枠材と前記木質壁面材との間に並べて配置し、前記枠材および前記木質壁面材に対し前記エネルギー吸収材の前記金属板を接着剤により接合し、前記エネルギー吸収材の前記粘弾性体により振動エネルギーを吸収させるようにした
木造建築用制振装置。 A vibration control device for a wooden building applied to a wall part of a wooden frame structure,
A wooden frame inserted into a region surrounded by a frame member including a pillar, foundation, and horizontal member;
A wooden wall material attached to the frame material;
An energy absorber composed of a viscoelastic body sandwiched between two metal plates;
Have
A plurality of the energy absorbing materials are arranged side by side between the frame material and the wooden wall surface material, and the metal plate of the energy absorbing material is bonded to the frame material and the wooden wall surface material with an adhesive, and the energy A vibration control device for a wooden building in which vibration energy is absorbed by the viscoelastic body of the absorbent material.
前記木製の枠材は、前記窓の上部あるいは下部の壁領域に内挿され、当該枠材に前記エネルギー吸収材を介して前記木質壁面材が取り付けられる
請求項1記載の木造建築用制振装置。 When a window is installed in a region surrounded by a frame member including the pillar, foundation, and horizontal member,
2. The vibration damping device for a wooden building according to claim 1, wherein the wooden frame member is inserted into an upper or lower wall region of the window, and the wooden wall surface member is attached to the frame member via the energy absorbing member. .
前記木製の枠材は、前記掃き出し開口の上部の壁領域に内挿され、当該枠材に前記エネルギー吸収材を介して前記木質壁面材が取り付けられる
請求項1記載の木造建築用制振装置。
When a sweeping opening is installed in a region surrounded by a frame member including the pillar, base, and horizontal member,
The vibration control device for a wooden building according to claim 1, wherein the wooden frame member is inserted into a wall region at an upper portion of the sweep-out opening, and the wooden wall surface member is attached to the frame member via the energy absorbing material.
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