JP3828695B2 - 三階建て住宅の制震壁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制震性を向上させる部材を配設して制震効果を高めた三階建て住宅の制震壁の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中・低層住宅では、大きな地震力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８−１３５２５０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。
【０００３】
自壊によって地震エネルギーの吸収を行う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。
【０００４】
地震時の応答を抑える制震装置としてはマ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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の制震構造は、主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９−１３７４０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の制震壁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとす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。
【０００７】
三階建て住宅の躯体構造で、耐力壁７と梁４との間に配設する制震壁Ｗ５において、該制震壁Ｗ５は、縦長の長方形状に形成された枠フレーム５２の内側に、上下一対の三角形状トラスフレーム５３・５３を配置して構成し、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、下側に配設されたトラスフレーム５３は鋭角側を上方に向け配設し、鋭角の対辺部分を上下の枠フレーム５２・５２と共有する状態で対面させて突出させ、前記トラスフレーム５３・５３の直角の対辺部分はステーを介してオイルダンパー１６に接続し、該トラスフレーム５３・５３の先端部に、枠フレーム５２の面外へのはらみ出しを防止する揺れ止め機構を有し、更に該枠フレーム５２の内側にブレース５４を組み込んで固定したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。
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構成例を示す側面図、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構成例を示す側面図である。
【０００９】
まず、三階建て住宅の躯体構造について説明する。
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。
【００１０】
さらに梁４上に２階部分を構成する軸組３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。
【００１１】
同様にして、梁５上に３階部分を構成する軸組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。
【００１２】
図１には、屋根付の梁勝ちブレース構造の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。
【００１３】
軸組３は、基礎２上面または梁４・５上面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。
【００１４】
また、図３に示すように、柱勝ちラーメン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・１０５、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１０５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。
【００１５】
前記耐力壁７は、Ｃ型形鋼を溶接したフレームに、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。
【００１６】
次に、三階建て住宅に配設する制震壁について説明する。
本構成例においては、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。
【００１７】
まず、制震壁Ｗに使用するダンパーについて説明する。
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。
【００１８】
前記鋼製ダンパーとは、鋼材の塑性変形を利用するもので、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。
【００１９】
これらのダンパーのうち、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、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。
【００２０】
前記オイルダンパー１６は、図４に示すように、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。
【００２１】
そして、前記ピストン５８には、シリンダ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。
【００２２】
このような構成からなるオイルダンパー１６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１５７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。
【００２３】
次に、制震壁Ｗの構造に関し、図５乃至図２１により説明する。
まず、第１構成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・６７ｂ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。
【００２４】
そして、前記枠体６６の頂部と梁４との間にはダンパー部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。
【００２５】
オイルダンパー１６ａ・１６ｂの更に左方には振れ止め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。
【００２６】
そして、前記振れ止めプレート６４の左右両側部には、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。
【００２７】
このように、複数のフレーム６７ａ・６７ｂ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・１６ｂ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。
【００２８】
さらに、前記枠体６６内に、剛性を高める中間フレーム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。
【００２９】
さらに、枠体６６と梁４との間に、前述のような振れ止め７３を設けることにより、フレーム６７ａ・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１６ａ・１６ｂ作動方向とが一致し、オイルダンパー１６ａ・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。
【００３０】
そして、前述のように、制震壁Ｗ１は、枠体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。
【００３１】
次に、第２の構成例として、矩形状制震壁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２２ａ・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・１５３・１５４の一端が連結され、そのうちのブレース１５１・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１５３・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。
【００３２】
このような構成よりなる枠体６６において、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。
【００３３】
オイルダンパー１６ａ・１６ｂの更に左方には振れ止め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。
【００３４】
そして、前記連結プレート７７には、水平方向に長い長孔７７ａ・７７ｂが開口され、該長孔７７ａ・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・７７ｂ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。
【００３５】
すなわち、矩形状制震壁においても、枠体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。
【００３６】
このように、複数のフレーム２２ａ・２２ｂ・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。
【００３７】
特に、本構成例の制震壁Ｗ２においては、前記枠体６６内に多数のブレース１５１・１５２・１５３・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。
【００３８】
さらに、前記制震壁Ｗ２においても、枠体６６と梁４との間に振れ止め８４を設け、フレーム２２ａ・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。
【００３９】
次に、第３構成例として、躯体１の制震性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４１のはらみ出しが規制される。
【００４０】
前記トラスフレーム４１は、図１３・図１５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。
【００４１】
前記トラスフレーム４１は、断面がＣ字型形状である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４１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。
【００４２】
前記制震壁Ｗ３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。
【００４３】
前記オイルダンパー１６は、シリンダ、該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。
【００４４】
前記オイルダンパー１６は、ロッドの摺動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。
【００４５】
また、建物に地震力が伝達され、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。
【００４６】
前記制震壁Ｗ３の構成において、さらにトラスフレーム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４１ｅ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。
【００４７】
次に、第４の構成例として、制震壁Ｗ４について説明する。
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・４２ｂ、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。
【００４８】
縦フレーム４２ｂ・４２ｂおよび横フレーム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。
【００４９】
前記トラスフレーム４２ｃが制震壁Ｗ４の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。
【００５０】
また、はらみ出し防止の構造として、トラスフレーム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４２ｇに設ける必要もない。したがって、前述の制震壁Ｗ４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。
【００５１】
次に、第５構成例として、躯体１の制震性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、該制震壁Ｗ５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。
【００５２】
トラスフレーム５３は、図１９・図２０に示すように、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・５３の前記ステーに接続されている。
【００５３】
前記枠フレーム５２、トラスフレーム５３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、制震壁Ｗ５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。
【００５４】
制震壁Ｗ５におけるブレース５４の組み込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・５３間の間隔が変化する。これにより、トラスフレーム５３・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。
【００５５】
前記トラスフレーム５３の先端は、ガイド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５３の水平方向への揺れは規制しない構成になっている。
【００５６】
トラスフレーム５３が制震壁Ｗ５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、制震壁Ｗ５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。
【００５７】
次に、第６構成例として、制震壁Ｗ６のについて説明する。
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５７、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５７ｂ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５２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。
【００５８】
制震壁Ｗ６においては、建物に地震力が伝達され、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、制震壁Ｗ６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。
【００５９】
上記の構成において、ダンパー１６は枠フレーム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。制震壁Ｗ６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。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は以上のような構成としたので、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で、耐力壁７と梁４との間に配設する制震壁Ｗ５において、該制震壁Ｗ５は、縦長の長方形状に形成された枠フレーム５２の内側に、上下一対の三角形状トラスフレーム５３・５３を配置して構成し、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、下側に配設されたトラスフレーム５３は鋭角側を上方に向け配設し、鋭角の対辺部分を上下の枠フレーム５２・５２と共有する状態で対面させて突出させ、前記トラスフレーム５３・５３の直角の対辺部分はステーを介してオイルダンパー１６に接続し、該トラスフレーム５３・５３の先端部に、枠フレーム５２の面外へのはらみ出しを防止する揺れ止め機構を有し、更に該枠フレーム５２の内側にブレース５４を組み込んで固定したので、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 梁勝ちブレース構造の三階建て住宅の俯瞰図。
【図２】 梁勝ち構造の三階建て住宅を示す概念図。
【図３】 柱勝ちラーメン構造の三階建て住宅の俯瞰図。
【図４】 オイルダンパーの側面断面図。
【図５】 三角状制震壁の側面図。
【図６】 三角状制震壁の応力状態を示す説明図。
【図７】 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】 図７のＡ−Ａ断面図。
【図９】 矩形状制震壁の側面図。
【図１０】 矩形状制震壁の応力状態を示す説明図。
【図１１】 矩形状制震壁のオイルダンパーの取付部の側面図。
【図１２】 図１１のＢ−Ｂ断面図。
【図１３】 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】 同じく施工状態を示す斜視図。
【図１５】 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】 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】 制震壁のはらみ出し防止機構の他の構成例を示す側面図。
【図１８】 同じくＣ−Ｃ断面図。
【図１９】 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】 同じく分解斜視図。
【図２１】 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構成例を示す側面図。
【符号の説明】
Ｗ 制震壁
１ 躯体１
２ 基礎
４・５・６ 梁
１５ ダンパー部
１６ オイルダンパー
２２ａ・２２ｂ 縦フレーム
２３ａ・２３ｂ 横フレーム
４１・４２・５３ トラスフレーム
５２ 枠フレーム
５４ ブレース
５７ 三角フレーム
【発明の属する技術分野】
本発明は、制震性を向上させる部材を配設して制震効果を高めた三階建て住宅の制震壁の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中・低層住宅では、大きな地震力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８−１３５２５０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。
【０００３】
自壊によって地震エネルギーの吸収を行う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。
【０００４】
地震時の応答を抑える制震装置としてはマ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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の制震構造は、主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９−１３７４０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の制震壁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとす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。
【０００７】
三階建て住宅の躯体構造で、耐力壁７と梁４との間に配設する制震壁Ｗ５において、該制震壁Ｗ５は、縦長の長方形状に形成された枠フレーム５２の内側に、上下一対の三角形状トラスフレーム５３・５３を配置して構成し、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、下側に配設されたトラスフレーム５３は鋭角側を上方に向け配設し、鋭角の対辺部分を上下の枠フレーム５２・５２と共有する状態で対面させて突出させ、前記トラスフレーム５３・５３の直角の対辺部分はステーを介してオイルダンパー１６に接続し、該トラスフレーム５３・５３の先端部に、枠フレーム５２の面外へのはらみ出しを防止する揺れ止め機構を有し、更に該枠フレーム５２の内側にブレース５４を組み込んで固定したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。
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構成例を示す側面図、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構成例を示す側面図である。
【０００９】
まず、三階建て住宅の躯体構造について説明する。
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。
【００１０】
さらに梁４上に２階部分を構成する軸組３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。
【００１１】
同様にして、梁５上に３階部分を構成する軸組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。
【００１２】
図１には、屋根付の梁勝ちブレース構造の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。
【００１３】
軸組３は、基礎２上面または梁４・５上面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。
【００１４】
また、図３に示すように、柱勝ちラーメン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・１０５、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１０５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。
【００１５】
前記耐力壁７は、Ｃ型形鋼を溶接したフレームに、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。
【００１６】
次に、三階建て住宅に配設する制震壁について説明する。
本構成例においては、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。
【００１７】
まず、制震壁Ｗに使用するダンパーについて説明する。
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。
【００１８】
前記鋼製ダンパーとは、鋼材の塑性変形を利用するもので、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。
【００１９】
これらのダンパーのうち、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、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。
【００２０】
前記オイルダンパー１６は、図４に示すように、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。
【００２１】
そして、前記ピストン５８には、シリンダ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。
【００２２】
このような構成からなるオイルダンパー１６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１５７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。
【００２３】
次に、制震壁Ｗの構造に関し、図５乃至図２１により説明する。
まず、第１構成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・６７ｂ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。
【００２４】
そして、前記枠体６６の頂部と梁４との間にはダンパー部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。
【００２５】
オイルダンパー１６ａ・１６ｂの更に左方には振れ止め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。
【００２６】
そして、前記振れ止めプレート６４の左右両側部には、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。
【００２７】
このように、複数のフレーム６７ａ・６７ｂ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・１６ｂ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。
【００２８】
さらに、前記枠体６６内に、剛性を高める中間フレーム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。
【００２９】
さらに、枠体６６と梁４との間に、前述のような振れ止め７３を設けることにより、フレーム６７ａ・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１６ａ・１６ｂ作動方向とが一致し、オイルダンパー１６ａ・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。
【００３０】
そして、前述のように、制震壁Ｗ１は、枠体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。
【００３１】
次に、第２の構成例として、矩形状制震壁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２２ａ・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・１５３・１５４の一端が連結され、そのうちのブレース１５１・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１５３・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。
【００３２】
このような構成よりなる枠体６６において、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。
【００３３】
オイルダンパー１６ａ・１６ｂの更に左方には振れ止め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。
【００３４】
そして、前記連結プレート７７には、水平方向に長い長孔７７ａ・７７ｂが開口され、該長孔７７ａ・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・７７ｂ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。
【００３５】
すなわち、矩形状制震壁においても、枠体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。
【００３６】
このように、複数のフレーム２２ａ・２２ｂ・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。
【００３７】
特に、本構成例の制震壁Ｗ２においては、前記枠体６６内に多数のブレース１５１・１５２・１５３・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。
【００３８】
さらに、前記制震壁Ｗ２においても、枠体６６と梁４との間に振れ止め８４を設け、フレーム２２ａ・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。
【００３９】
次に、第３構成例として、躯体１の制震性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４１のはらみ出しが規制される。
【００４０】
前記トラスフレーム４１は、図１３・図１５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。
【００４１】
前記トラスフレーム４１は、断面がＣ字型形状である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４１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。
【００４２】
前記制震壁Ｗ３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。
【００４３】
前記オイルダンパー１６は、シリンダ、該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。
【００４４】
前記オイルダンパー１６は、ロッドの摺動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。
【００４５】
また、建物に地震力が伝達され、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。
【００４６】
前記制震壁Ｗ３の構成において、さらにトラスフレーム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４１ｅ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。
【００４７】
次に、第４の構成例として、制震壁Ｗ４について説明する。
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・４２ｂ、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。
【００４８】
縦フレーム４２ｂ・４２ｂおよび横フレーム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。
【００４９】
前記トラスフレーム４２ｃが制震壁Ｗ４の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。
【００５０】
また、はらみ出し防止の構造として、トラスフレーム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４２ｇに設ける必要もない。したがって、前述の制震壁Ｗ４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。
【００５１】
次に、第５構成例として、躯体１の制震性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、該制震壁Ｗ５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。
【００５２】
トラスフレーム５３は、図１９・図２０に示すように、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・５３の前記ステーに接続されている。
【００５３】
前記枠フレーム５２、トラスフレーム５３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、制震壁Ｗ５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。
【００５４】
制震壁Ｗ５におけるブレース５４の組み込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・５３間の間隔が変化する。これにより、トラスフレーム５３・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。
【００５５】
前記トラスフレーム５３の先端は、ガイド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５３の水平方向への揺れは規制しない構成になっている。
【００５６】
トラスフレーム５３が制震壁Ｗ５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、制震壁Ｗ５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。
【００５７】
次に、第６構成例として、制震壁Ｗ６のについて説明する。
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５７、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５７ｂ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５２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。
【００５８】
制震壁Ｗ６においては、建物に地震力が伝達され、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、制震壁Ｗ６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。
【００５９】
上記の構成において、ダンパー１６は枠フレーム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。制震壁Ｗ６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。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は以上のような構成としたので、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で、耐力壁７と梁４との間に配設する制震壁Ｗ５において、該制震壁Ｗ５は、縦長の長方形状に形成された枠フレーム５２の内側に、上下一対の三角形状トラスフレーム５３・５３を配置して構成し、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、下側に配設されたトラスフレーム５３は鋭角側を上方に向け配設し、鋭角の対辺部分を上下の枠フレーム５２・５２と共有する状態で対面させて突出させ、前記トラスフレーム５３・５３の直角の対辺部分はステーを介してオイルダンパー１６に接続し、該トラスフレーム５３・５３の先端部に、枠フレーム５２の面外へのはらみ出しを防止する揺れ止め機構を有し、更に該枠フレーム５２の内側にブレース５４を組み込んで固定したので、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 梁勝ちブレース構造の三階建て住宅の俯瞰図。
【図２】 梁勝ち構造の三階建て住宅を示す概念図。
【図３】 柱勝ちラーメン構造の三階建て住宅の俯瞰図。
【図４】 オイルダンパーの側面断面図。
【図５】 三角状制震壁の側面図。
【図６】 三角状制震壁の応力状態を示す説明図。
【図７】 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】 図７のＡ−Ａ断面図。
【図９】 矩形状制震壁の側面図。
【図１０】 矩形状制震壁の応力状態を示す説明図。
【図１１】 矩形状制震壁のオイルダンパーの取付部の側面図。
【図１２】 図１１のＢ−Ｂ断面図。
【図１３】 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】 同じく施工状態を示す斜視図。
【図１５】 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】 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】 制震壁のはらみ出し防止機構の他の構成例を示す側面図。
【図１８】 同じくＣ−Ｃ断面図。
【図１９】 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】 同じく分解斜視図。
【図２１】 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構成例を示す側面図。
【符号の説明】
Ｗ 制震壁
１ 躯体１
２ 基礎
４・５・６ 梁
１５ ダンパー部
１６ オイルダンパー
２２ａ・２２ｂ 縦フレーム
２３ａ・２３ｂ 横フレーム
４１・４２・５３ トラスフレーム
５２ 枠フレーム
５４ ブレース
５７ 三角フレーム
Claims (1)
- 三階建て住宅の躯体構造で、耐力壁７と梁４との間に配設する制震壁Ｗ５において、該制震壁Ｗ５は、縦長の長方形状に形成された枠フレーム５２の内側に、上下一対の三角形状トラスフレーム５３・５３を配置して構成し、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、下側に配設されたトラスフレーム５３は鋭角側を上方に向け配設し、鋭角の対辺部分を上下の枠フレーム５２・５２と共有する状態で対面させて突出させ、前記トラスフレーム５３・５３の直角の対辺部分はステーを介してオイルダンパー１６に接続し、該トラスフレーム５３・５３の先端部に、枠フレーム５２の面外へのはらみ出しを防止する揺れ止め機構を有し、更に該枠フレーム５２の内側にブレース５４を組み込んで固定したことを特徴とする三階建て住宅の制震壁。
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