JP4787538B2

JP4787538B2 - 制振構造

Info

Publication number: JP4787538B2
Application number: JP2005146214A
Authority: JP
Inventors: 重信鈴木; 岳梅野; 文哉大杉
Original assignee: Bridgestone Corp; Kume Sekkei KK
Current assignee: Bridgestone Corp; Kume Sekkei KK
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2025-05-19
Also published as: JP2006322212A

Description

本発明は、制振構造に関する。

建築構造物の柱状部と梁状部とが接合される仕口部周りには、建築構造物を補強したり制振効果（あるいは免震効果）を発揮させたりするために、各種の構造が提案されている。

たとえば、特許文献１には、梁部材の端部の塑性ヒンジの形成が想定される範囲が繊維補強セメント系材料により形成されたコンクリート構造物の耐震補強構造が記載されている。

しかし、このように繊維補強セメント系材料を使用すると、いわゆる現場打ち施工が困難となる。

このため、プレキャストにて梁部材を形成する必要があり、後の改修が難しいなど、用途が限定されてしまう。

これに対し、特許文献２には、異なる硬度の２種類のプラスチックスによる海島構造を持つ建築物用ダンパー材料と、この建築物用ダンパー材料をシート状に形成した建築物用ダンパーが記載されており、優れた制振効果を得ることができる。

しかし、このダンパーは主に木造建築物用とされており、建築構造物への固定時には釘やボルト等を使用する必要がある。このため、釘やボルト等の固定部材による取り付けが困難なコンクリート等の建築構造物への適用が難しい。
特開平２００４−４４１９７号公報特開平２００５−３０５８５号公報

本発明は上記事実を考慮し、固定部材による取り付けが困難な建築構造物にも取り付けでき、現場での施工も容易な制振構造を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、可撓性材料によってシート状に形成され、建築構造物の柱状部と梁状部とが接合される仕口部周りに配設されるダンパー本体と、前記ダンパー本体の少なくとも建築構造物との対向面側に開口された開口部と、前記開口部に充填され、前記ダンパー本体を仕口部周りの建築構造物の表面と接着させる接着剤と、を有する。

すなわち、ダンパー本体の、少なくとも建築構造物との対向面側には開口部が開口されており、開口部には接着剤が充填される。硬化した接着剤は、ダンパー本体を仕口部周りの動きに追従させるためのコッターの作用を奏する。これにより、ダンパー本体を建築構造物に取り付けることができる。固定部材を用いることなく取り付けるので、固定部材による取り付けが困難な建築構造物（たとえばコンクリート製の建築構造物）へも適用できる。開口部をダンパー本体の少なくとも建築構造物との対向面側に開口するだけの簡単な構造で、ダンパー本体を建築構造物に取り付けできる。開口部は、ダンパー本体を厚み方向に貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。

また、ダンパー本体を仕口部周りの所望の位置に配置することができるので、現場での施工が容易になる。

ダンパー本体は可撓性材料で構成されており、ダンパー本体が建築構造物に取り付けられると、仕口部周りの建築構造物の変形に追従しダンパー効果を発揮する。これにより、変形のエネルギーを吸収して減衰効果を得ることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記ダンパー本体が、建築構造物の表面側に埋め込まれている、ことを特徴とする。

一般に、建築構造物の表面は最も変形が大きいので、ダンパー本体を、建築構造物の表面側に埋め込むことで、減衰効果を最大限に発揮させたりすることが可能となる。また、たとえばコンクリート製の建築構造物では、表面にひび割れが生じやすいが、ダンパー本体を建築構造物の表面側に埋め込めば、ひび割れを防止できる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記開口部が、前記ダンパー本体の外周に形成された切り欠き部、を含んで構成されていることを特徴とする。

このようにダンパー本体の外周に切り欠き部を形成して開口部とすることで、クラックの生じやすい仕口部の角部分の動きにダンパー本体を追従させやすくなる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記開口部が、前記ダンパー本体に穿設された孔部、を含んで構成されていることを特徴とする。

ダンパー本体に孔部を穿設するだけで、開口部を構成できる。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、前記孔部が、略均等な間隔で複数穿設されていることを特徴とする。

孔部を略均等に配置することで、ダンパー本体への部分的な応力集中を緩和し、面全体で減衰効果を発揮可能となる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記開口部が、建築構造物との対向面から外面に向かって漸次拡開されたテーパー形状とされていることを特徴とする。

これにより建築構造物の表面からのダンパー本体の剥離や脱落を防止できる。

請求項７に記載の発明では、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発明において、前記ダンパー本体が、せん断歪み５％時にせん断弾性係数が１０Ｎ／ｍｍ²以上で、かつ損失係数が０．２以上であることを特徴とする。

これにより、ダンパー本体が延性的性質を発現し、耐衝撃性、耐久性等の物性に優れるだけでなく、十分なエネルギー吸収機能を発揮する。

本発明は上記構成としたので、固定部材による取り付けが困難な建築構造物にも取り付けでき、現場での施工も容易となる。

図１には、本発明の第１実施形態の制振構造３０に用いられるシート状ダンパー３２が示されている。また、図２には、このシート状ダンパー３２が適用された、鉄筋コンクリート造のビル１２（あるいはＰＣ造、鉄骨鉄筋コンクリート造、鉄骨造、木造等の建築構造物であってもよい）の概略構成が示されている。なお、図面において、鉛直方向を矢印Ｖで示す。

ビル１２は、複数の柱１４及び梁１６を有しており、これらの接合部分が仕口部１８となっている。図２（Ｂ）に拡大して示すように、仕口部１８の近傍に、本実施形態のシート状ダンパー３２が配置される。

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、シート状ダンパー３２は、可撓性材料（たとえば塑性プラスチック）によって略長方形（図１（Ａ）では略正方形）のシート状に形成されている。

シート状ダンパー３２の外周には、シート状ダンパー３２を貫通する略半円形の切り欠き部３４が複数形成されている。また、シート状ダンパー３２の内部にも、シート状ダンパー３２を貫通する円形の孔部３６が複数穿設されている。切り欠き部３４及び孔部３６は、垂直方向及び水平方向に一定間隔をあけて形成されている。

図１（Ｂ）及び（Ｃ）にも示すように、切り欠き部３４及び孔部３６は、シート状ダンパー３２の一方の面から他方の面に向かってその開口断面が漸次拡開されるように、テーパー状に形成されている。図３（Ａ）に示すように、ビル１２へのシート状ダンパー３２の取り付け状態では、切り欠き部３４及び孔部３６の開口断面の小さい面がビル１２の外面１２Ｓと対向する取り付け面３８とされ、反対側の面が外側に露出する外表面４０とされる。

このような構成のシート状ダンパー３２を用いた本実施形態の制振構造３０では、たとえばビル１２を新築する際に、図２（Ｂ）及び図３（Ａ）に示すように、シート状ダンパー３２の取り付け面３８がビル１２の外面１２Ｓ側となるように配置する。以下ではまず、切り欠き部３４及び孔部３６にコンクリート２０を充填してシート状ダンパー３２をビル１２に取り付ける方式（いわゆるコンクリートコッター方式）について説明するが、本発明は、本質的には、後述するように、切り欠き部３４及び孔部３６に接着剤を充填するものである。
このコンクリートコッター方式では、コンクリート２０の打設時に、外表面４０が露出するようにして、切り欠き部３４及び孔部３６にもコンクリート２０を充填する（特に本実施形態では図３（Ａ）から分かるように、外表面４０とビル１２の外面１２Ｓとを面一としている）。これにより、硬化後のコンクリート２０がコッターの作用を奏し、切り欠き部３４及び孔部３６内でコンクリート２０によってシート状ダンパー３２が係止されてビル１２に取り付けられることになる。したがって、シート状ダンパー３２の取り付けに釘やボルト等の固定部材を用いる必要がないので、コンクリート製の建築構造物（たとえば本実施形態に係るビル１２）等、従来であれば取り付けが困難であった建築構造物にも容易に適用可能となる。また、シート状ダンパー３２の取り付け時には、切り欠き部３４及び孔部３６にコンクリートを充填するだけなので、現場において、仕口部１８周りの所望の位置に容易に取り付けできる。

このようにしてビル１２に取り付けられたシート状ダンパー３２では、切り欠き部３４及び孔部３６内のコンクリート２０がコッターの作用を奏しており、シート状ダンパー３２を仕口部１８周りの動きに追従させる。このため、ビル１２に地震等による振動が発生すると、仕口部１８の近傍において、シート状ダンパー３２が塑性変形し、仕口部１８近傍のビル１２の変形に追従してダンパー効果を発揮する。これにより、ビル１２の変形のエネルギーを吸収して減衰効果を得ることができる。

しかも、切り欠き部３４及び孔部３６は、取り付け面３８から外表面４０に向かって開口断面が漸次拡開され、その内部にコンクリート２０が充填されているので、シート状ダンパー３２の不用意な剥離や脱落を防止できる。

図４には、本発明の第２実施形態の制振構造５０（図５（Ａ）参照）に用いられるシート状ダンパー５２が示されている。以下、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素、部材等には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

第２実施形態のシート状ダンパー５２では、切り欠き部５４及び孔部５６の開口断面が取り付け面５８から外表面６０まで一定とされている点が、第１実施形態と異なっている。なお、切り欠き部５４及び孔部５６が垂直方向及び水平方向に一定間隔をあけて形成されている点は第１実施形態と同様である。

第２実施形態のシート状ダンパー５２は、たとえば改修工事等によって既設のビル４２に取り付けられる。取り付け時には、取り付け面５８をビル４２の表面４２Ｓに面接触させ、シート状ダンパー５２を仕口部４８周りの所望の位置に配置し、切り欠き部５４及び孔部５６に接着剤６２（硬化剤）を充填してピル４２の表面４２Ｓに接着することで、シート状ダンパー５２をビル４２に取り付ける（いわゆる接着剤コッター方式）。なお、接着剤コッター方式の場合、鉄骨造あるいは木造の建築構造物にも用いることが可能である。

したがって、第２実施形態の制振構造５０では接着剤６２がコッターの作用を奏しており、第１実施形態と同様にビル４２に地震等による振動が発生すると、仕口部４８の近傍において、シート状ダンパー５２が塑性変形し、仕口部４８近傍の変形に追従してダンパー効果を発揮する。これにより、ビル４２の変形のエネルギーを吸収して減衰効果を得ることができる。

また、シート状ダンパー５２の取り付けに釘やボルト等の固定部材を用いる必要がないので、従来であれば取り付けが困難であった建築構造物にも容易に適用可能となる。シート状ダンパー５２の取り付け時には、切り欠き部５４及び孔部５６に接着剤６２を充填するだけなので、現場において、仕口部４８周りの所望の位置に容易に取り付けできる。特に、第２実施形態では接着剤６２を用いることで、第１実施形態と異なり既設のビル４２に対しても容易に取り付け可能となっている。

なお、第１実施形態のシート状ダンパー３２を接着剤コッター方式によってビル１２、４２に取り付けることも可能であり、第２実施形態のシート状ダンパー５２をコンクリートコッター方式によってビル１２、４２に取り付けることも可能である。ただし、シート状ダンパーの不用意な剥離や脱落を防止する観点からは、第１実施形態のように取り付け面３８から外表面４０に向かって開口断面が漸次拡開する形状とすることが好ましい。また、シート状ダンパーの製造を容易にする観点からは、第２実施形態のように、開口断面が一定の切り欠き部５４及び孔部５６を形成することが好ましい。

また、本発明に係る開口部としては、上記の切り欠き部３４、５４及び孔部３６、５６のように必ずしもシート状ダンパー３２、５２を厚み方向に貫通しているものである必要はない。要するに、取り付け建築構造物との対向面側にコンクリートや接着剤を充填する開口部を開口するだけの構成でもよく、対向面側に形成された凹部であってもよい。ただし、開口部を凹部とすると、コンクリートや接着剤の充填に制約が生じることもあるので、シート状ダンパー３２、５２を貫通する形状とすることが好ましい。

１つのシート状ダンパーに切り欠き部及び孔部の双方が形成されている必要はなく、これらのいずれか一方だけでもよい。たとえば、図６に示すシート状ダンパー７４のように、対向する２辺にのみ切り欠き部７６を形成したものであってもよい。もちろん、外周（４辺）のすべてに切り欠き部７６を形成してもよい。特に、シート状ダンパーの外周に形成した切り欠き部でシート状ダンパーをビルに取り付けると、クラックの生じやすい仕口部の角部分の動きにシート状ダンパーを追従させやすくなり、好ましい。

切り欠き部３４、５４、７６及び孔部３６、５６は、略均等な間隔でなくてもよいが、略均等な間隔に配置すると、ビル変形時のシート状ダンパーへの部分的な応力集中を緩和してシート状ダンパーの面全体で減衰効果を発揮可能となるので好ましい。

切り欠き部３４、５４、７６及び孔部３６、５６の形状も、円形だけでなく、楕円形や多角形状（たとえば、図６に示す矩形状の切り欠き部７６）であってもよい。

シート状ダンパー３２、５２は、上記のようにビルの表面側に埋め込むことが好ましい。すなわち、一般に、ビル等の建築構造物の表面は最も変形が大きいので、シート状ダンパー３２、５２を、これら建築構造物の表面側に埋め込むことで、減衰効果を最大限に発揮させたりすることが可能となる。また、ビル等のコンクリート製の建築構造物では表面にひび割れが生じやすいが、シート状ダンパー３２、５２を建築構造物の表面側に埋め込めば、ひび割れを防止できる。

シート状ダンパーの材質は、変形に伴う履歴減衰によって建築構造物の振動によるエネルギーを吸収し、制振効果を発揮できるものであれば特に限定されず、たとえば塑性プラスチック（一例として「ＡＳＵＷＡＮ」（商品名）等の樹脂）や、低降伏点金属（一例として鉛）等を挙げることができる。特に、ダンパー材料は延性的性質を発現し、耐衝撃性、耐久性等の物性に優れており、十分なエネルギー吸収機能を持たせるため、せん断歪み５％時にせん断弾性係数が１０Ｎ／ｍｍ²以上で、かつ損失係数が０．２以上であることが好ましい。

本発明の第１実施形態のシート状ダンパーを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は一部拡大斜視図である。本発明が適用されたビルを示し、（Ａ）は全体の概略斜視図、（Ｂ）は仕口部近傍の斜視図である。本発明の第１実施形態のシート状ダンパーがビルに取り付けられた状態を部分的に示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は正面図である。本発明の第２実施形態のシート状ダンパーを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は一部拡大斜視図である。本発明の第２実施形態のシート状ダンパーがビルに取り付けられた状態を部分的に示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は正面図である。本発明に係るシート状ダンパーの他の例を示す正面図である。

符号の説明

１２ビル
１２Ｓ外面
１４柱
１６梁
１８仕口部
２０コンクリート
３０制振構造
３２シート状ダンパー（ダンパー本体）
３４切り欠き部（開口部）
３６孔部（開口部）
３８取り付け面
４０外表面
４２ビル
４８仕口部
５０制振構造
５２シート状ダンパー（ダンパー本体）
５４切り欠き部（開口部）
５６孔部（開口部）
５８取り付け面
６０外表面
６２接着剤
７４シート状ダンパー
７６切り欠き部（開口部）

Claims

可撓性材料によってシート状に形成され、建築構造物の柱状部と梁状部とが接合される仕口部周りに配設されるダンパー本体と、
前記ダンパー本体の少なくとも建築構造物との対向面側に開口された開口部と、
前記開口部に充填され、前記ダンパー本体を仕口部周りの建築構造物の表面と接着させる接着剤と、
を有する制振構造。
前記ダンパー本体が、建築構造物の表面側に埋め込まれている、
ことを特徴とする請求項１に記載の制振構造。
前記開口部が、前記ダンパー本体の外周に形成された切り欠き部、
を含んで構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制振構造。
前記開口部が、前記ダンパー本体に穿設された孔部、
を含んで構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の制振構造。
前記孔部が、略均等な間隔で複数穿設されていることを特徴とする請求項４に記載の制振構造。
前記開口部が、建築構造物との対向面から外面に向かって漸次拡開されたテーパー形状とされていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の制振構造。
前記ダンパー本体が、せん断歪み５％時にせん断弾性係数が１０Ｎ／ｍｍ²以上で、かつ損失係数が０．２以上であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の制振構造。