制振ダンパ
【課題】軸組材同士の接合部に確実に取り付けることができる制振ダンパを提供する。
【解決手段】一方の軸組材５１に固定される第一板材１１と、他方の軸組材５３に固定される第二板材１３と、第一板材１１と第二板材１３との間に充填される弾性材料１５と、を備え、他方の軸組材５３と第一取付部２１との間に第一の隙間Ｗ１が形成されるとともに、一方の軸組材５１と第二取付部２９との間に第二の隙間Ｗ２が形成され、第一板材１１が、第一取付部２１から第二取付部２９に指向するように形成された鋼板製の板材で構成されるとともに、第二板材１３が、第二取付部２９から第一取付部２１に指向するように形成された鋼板製の板材で構成され、第一の隙間Ｗ１、第二の隙間Ｗ２、第一板材１１および第二板材１３とで構成される空間部５０が、少なくとも根太５７を挿通可能な大きさを有している。
【解決手段】一方の軸組材５１に固定される第一板材１１と、他方の軸組材５３に固定される第二板材１３と、第一板材１１と第二板材１３との間に充填される弾性材料１５と、を備え、他方の軸組材５３と第一取付部２１との間に第一の隙間Ｗ１が形成されるとともに、一方の軸組材５１と第二取付部２９との間に第二の隙間Ｗ２が形成され、第一板材１１が、第一取付部２１から第二取付部２９に指向するように形成された鋼板製の板材で構成されるとともに、第二板材１３が、第二取付部２９から第一取付部２１に指向するように形成された鋼板製の板材で構成され、第一の隙間Ｗ１、第二の隙間Ｗ２、第一板材１１および第二板材１３とで構成される空間部５０が、少なくとも根太５７を挿通可能な大きさを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造構造体に用いる制振ダンパに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、木造家屋の耐震補強をきわめて簡単にかつ低コストで行えるようにした木造家屋の耐震補強構造において、木造家屋の軸組材どうしの接合部である仕口部に、二枚の変位板と変位板間の間隙に充填された粘弾性体とからなる粘弾性ダンパを取り付けて、粘弾性体のせん断変形により地震エネルギーが吸収されるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３６６７１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述の特許文献１のような従来のダンパは、柱と梁との接合部（仕口部）に取り付けることは可能であったが、例えば、柱と土台との接合部近傍には根太が配設されることがあるため、根太と干渉して取り付けられないという問題があった。
【０００４】
そこで、この発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、軸組材同士の接合部に確実に取り付けることができる制振ダンパを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、木造構造体の軸組材同士の接合部近傍に設置する制振ダンパにおいて、一方の軸組材に固定して突設される第一板材と、他方の軸組材に固定して突設される第二板材と、前記第一板材と前記第二板材との間に充填され、前記第一板材と前記第二板材とを接合する弾性材料と、を備え、前記他方の軸組材と前記第一板材における前記一方の軸組材との第一取付部との間に第一の隙間が形成されるとともに、前記一方の軸組材と前記第二板材における前記他方の軸組材との第二取付部との間に第二の隙間が形成され、前記第一板材が、前記第一取付部から前記第二取付部に指向するように形成された鋼板製の板材で構成されるとともに、前記第二板材が、前記第二取付部から前記第一取付部に指向するように形成された鋼板製の板材で構成され、前記第一の隙間、前記第二の隙間、前記第一板材および前記第二板材とで構成される空間部が、少なくとも根太を挿通可能な大きさを有していることを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、前記空間部に、前記接合部近傍における土台と基礎とを接合するためのアンカーボルトを配置可能に構成されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載の前記弾性材料が、０℃〜４０℃環境下、かつ、０．１２５≦γ（せん断歪）≦３．０の領域下において、Ｈeq（等価粘性減衰定数（等価減衰定数））が、Ｈeq＞０．２４であり、γ＝３とγ＝１のＧeq（等価せん断弾性率）の比が、０．４０≦｛Ｇeq (γ=3.0)｝／｛Ｇeq(γ=1.0)｝＜０．６０であり、前記弾性材料の減衰性能が、一定の温度条件下で、ある周波数を基準として、その変化率が、０．１〜２０Ｈｚの範囲で±５０％以内であり、２０℃でのＧeqを基準として、０℃のときのＧeq（ｔ＝０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比が、Ｇeq（ｔ＝０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≦２．０、かつ、４０℃のときのＧeq（ｔ＝４０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比が、Ｇeq（ｔ＝４０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≧０．５であり、限界変形時の変形量（歪み率）が、０℃〜４０℃の範囲で、歪み率≧４００％であり、経年相当年数６０年において、ＨeqおよびＧeqの変化率が、Ｈeq（６０年）／Ｈeq（０年）＞０．８、Ｇeq（６０年）／Ｇeq（０年）＜１．２の範囲であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載した発明によれば、制振ダンパが第一板材および第二板材とそれらの間に充填された弾性材料とで構成されるため、軽量かつ小型化することができる。また、第一の隙間および第二の隙間を形成するように構成することで、制振ダンパを軸組材に取り付けた際に、中空の空間部が形成されるため、空間部に部材や部品を配置することができる。したがって、軸組材同士の接合部に確実に取り付けることができる効果がある。
【０００９】
また、第一板材と第二板材とが鋼板で形成されているため、強度を確保することができ、制振ダンパとして確実に耐震性能を確保することができる。また、第一板材および第二板材により、必要最小限の面積で軸組材同士に対して斜めに架設することができるため、材料を削減でき、低コストで耐震性向上に寄与する制振ダンパを製造することができる効果がある。さらに、第一板材および第二板材により軸組材同士に対して斜めに架設するため、第一板材と第二板材との接合面の面積を増減させることで、耐震強度を容易に調整することができる効果がある。
【００１０】
さらに、柱と土台との接合部に制振ダンパを取り付ける際に、根太が配置されていても根太と干渉することなく、取り付けることができる。したがって、軸組材同士の接合部に確実に取り付けることができる効果がある。
【００１１】
請求項２に記載した発明によれば、柱と土台との接合部に制振ダンパを取り付ける際に、アンカーボルトが配置されていてもアンカーボルトと干渉することなく、取り付けることができる。したがって、軸組材同士の接合部に確実に取り付けることができる効果がある。
【００１２】
請求項３に記載した発明によれば、制振ダンパとしての所望の性能を確実に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１〜図３に示すように、制振ダンパ１０は、正面視において略台形に形成された第一板材１１と、第一板材１１と線対称の形状に形成された第二板材１３と、第一板材１１と第二板材１３との間に充填され、第一板材１１と第二板材１３とを接合している弾性材料１５とを備えている。
【００１４】
第一板材１１は、例えばＳＳ４００などの鋼板で形成された板状部材である。第一板材１１の平面部１７は略台形状に形成されている。また、第一板材１１は、平面部１７の端部１９において略直角に折曲し、さらに延設され、取付部２１が形成されている。取付部２１には、複数の貫通孔２３が形成されており、ネジや釘などを挿通して軸組材に固定できるように構成されている。また、取付部２１が形成されている側の反対側の端辺３３は、その両端に形成される短辺４３および長辺３９に対して直角に交わるように形成されている。
【００１５】
第二板材１３は、第一板材１１と略同等の構成であり、例えばＳＳ４００などの鋼板で形成された板状部材である。第二板材１３の平面部２５は略台形状に形成されている。また、第二板材１３は、平面部２５の端部２７において略直角に折曲し、さらに延設され、取付部２９が形成されている。取付部２９には、複数の貫通孔３１が形成されており、ネジや釘などを挿通して軸組材に固定できるように構成されている。また、取付部２９が形成されている側の反対側の端辺３７は、その両端に形成される短辺４５および長辺３５に対して直角に交わるように形成されている。
【００１６】
また、第一板材１１の端辺３３の長さと第二板材１３の端辺３７とは、略同一の長さを有している。さらに、第一板材１１と第二板材１３とは、第一板材１１の短辺４３と第二板材１３の短辺４５とが面一になるように配置され、かつ、第一板材１１の長辺３９と第二板材１３の長辺３５とが面一になるように配置されている。つまり、第一板材１１と第二板材１３とが重なり合っている接合面４１は、略長方形（矩形）に形成されている。
【００１７】
さらに、第一板材１１の取付部２１における短辺４３側の端部と第二板材１３の取付部２９が形成されている面との間には第一の隙間Ｗ１が形成され、第二板材１３の取付部２９における短辺４５側の端部と第一板材１１の取付部２１が形成されている面との間には第二の隙間Ｗ２が形成されている。なお、第一の隙間Ｗ１と第二の隙間Ｗ２とで形成される領域が空間部５０として構成されている。空間部５０は、正面視において直角三角形状に構成されている。
【００１８】
そして、第一板材１１と第二板材１３との間には、弾性材料１５が充填されている。弾性材料１５は、例えば、アクリル系、シリコン系、アスファルト系、ゴム系などの高分子材料を原料とした材料またはそれらの複合材料で構成されている。弾性材料１５により第一板材１１と第二板材１３とが接合されている。弾性材料１５は、接合面４１の略全面に充填されている。
【００１９】
ここで、弾性材料１５について詳細に説明する。
一般に、粘弾性体（弾性材料）は、振幅の増加に連れて剛性が増加して抵抗力が高くなる。振幅が大きくなるに連れて剛性が大きくなる性質を有する粘弾性体の場合、建物の加速度応答や各部応力の過大な上昇が生じる。したがって、制振ダンパ１０用の粘弾性体としては、振幅が増加しても剛性の増加が頭打ちになる性質を有する粘弾性材料で形成されたものが好ましい。また、制振ダンパ１０用の粘弾性体としては、交通振動などの環境振動から台風時の風揺れ、或いは、大地震に至るまでの幅広い振動領域で機能する必要があるため、歪み依存性は小さいことが好ましい。
【００２０】
表１に示すように、本粘弾性体は、０．１２５≦γ（剪断歪）≦３．０の領域下において、Ｈeq（等価粘性減衰定数（等価減衰定数））＞０．２４ と安定したエネルギー吸収能力を持ち、振幅が増加しても、γ＝３とγ＝１のＧeq（等価剪断弾性率）の比が、０．４０≦｛Ｇeq (γ=3.0)｝／｛Ｇeq(γ=1.0)｝＜０．６０と減少する。この比が、０．６を超えると、建物の加速度応答が上昇し、建物各部の部材に過大な応力負担が生じ、制振ダンパ１０の最適化設計が難しくなる。また、この比が、０．４を下回ると、建物全体の剛性の一部を制振ダンパ１０の剛性が負担する寄与が減り、建物部材のコストダウンが難しくなる。
ここで、Ｇeq（等価剪断弾性率）＝Ｋeq／（Ｓ／Ｄ）で求められる。
なお、γは剪断歪であり、図５に示すように、粘弾性体の剪断変形量ｄを粘弾性体の厚さｔ１で除したものである（γ＝ｄ／ｔ１）。また、Ｈeq及びＧeqは、粘弾性体を剪断変形させる正弦波加振を行い、その際の図６に示す履歴ループ（ヒステリシス曲線）を求め、次式に基づいて算出されるものである。
Ｈeq＝ΔＷ／２πＷ
Ｗ：剪断変形の弾性エネルギー（Ｎ・ｍｍ）（図６中の斜線部分の面積）
ΔＷ：剪断変形により吸収するエネルギーの合計（Ｎ・ｍｍ）（図６中の楕円部分の面積）
Ｇeq＝Ｋeq／（Ｓ／Ｄ）＝Ｆ／ＵBE／（Ｓ／Ｄ）
Ｆ：最大変位を与えるときの荷重（Ｎ）
ＵBE：最大変位（ｍｍ）
Ｓ／Ｄ：試験体の形状係数（サンプル剪断面積／サンプル剪断隙間）
【００２１】
【表１】
【００２２】
また、表２に示すように、一般的な粘弾性体は、振動周波数の増加に伴ってＧeq（Ｎ／ｍｍ2）が著しく大きくなる。例えば、２０℃では、振動周波数０．１Ｈｚのときと２．０ＨｚのときとではＧeqの値が２〜３倍となる。交通振動の卓越周波数は通常４〜７Ｈｚに分布し、地震動は０．１〜２０Ｈｚ程度に分布するため、制振ダンパ１０用の粘弾性体としては、より入力周波数分布領域が広範囲に及ぶ地震動に対して、剛性や減衰性能の点で比較的安定した性質を備えていることが好ましい。
【００２３】
一般的な粘弾性体の減衰性能は、概ねその剛性（ここでは、Ｇeq）と減衰定数（ここではＨeq）との積で表現することができる。
本粘弾性体は、一定の温度条件下で、この積の値が、ある周波数を基準として０．１〜２０Ｈｚの範囲で±５０％以内となる。この範囲が±５０％を超えると入力周波数分布領域が広範囲に及ぶ地震動（０．１〜２０Ｈｚ程度の分布）に対して、剛性や減衰性能の点で安定した性質を発現することが難しい。
【００２４】
【表２】
【００２５】
また、表３に示すように、一般的な粘弾性体は、低温時に剛性が高くなり、高温時に剛性が低くなる。日本は一年を通じて気温の変化が大きく、制振ダンパ１０用の粘弾性体としては、０〜４０℃程度の温度範囲に対して、剛性や減衰性能の点で比較的安定した性質を備えていることが好ましい。
本粘弾性体は、２０℃でのＧeqを基準として、低温側は０℃のときのＧeq（ｔ＝０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比が、Ｇeq（ｔ＝０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≦２．０ であり、且つ、高温側は４０℃のときのＧeq（ｔ＝４０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比が、Ｇeq（ｔ＝４０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≧０．５となる。
【００２６】
また、建物を設計する際の剛性は、低温時に高くなる粘弾性体のＧeq（ｔ＝０℃）に耐えうる剛性が必要である。ここで、Ｇeq（ｔ＝０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）が、上記の２．０を越える場合は、建物の剛性が過大な設計となり大幅なコストアップとなる。また、Ｇeq（ｔ＝４０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）が、上記の０．５を下回る場合、４０℃における減衰性能（剛性と減衰定数の積）が、小さくなり、安定した減衰性能を得ることが出来ない。このように温度によって、粘弾性体の剛性が大きく変化すると、建物への取り付け位置も内壁等の温度変化の少ない場所に限定され、設計の自由度も減る。
【００２７】
【表３】
【００２８】
さらに、表４に示すように、一般的な粘弾性体は、建物の変形に追随し、安定した性能を発現するためには、０℃〜４０℃の環境下、γ（剪断歪）≦３．０の領域下において、水平力の低下がないことが必要である。本粘弾性体は、限界変形時の変形量（歪み率）が、０℃〜４０℃の範囲で、歪み率≧４００％を発現する。歪率が４００％を下回るような粘弾性体は、大地震時の建物変形に追随出来ず粘弾性体の破断が起こる。
【００２９】
【表４】
【００３０】
そして、一般的に粘弾性体の経年変化は、表５に示すように、アレニウス則により得られた２０℃での経年に相当する老化条件にて加熱促進劣化を行ったあと、粘弾性体の厚みに対して１００％の正負の水平変位を、周波数０．１Ｈｚ、温度２０℃の環境下で与え、Ｈeq、Ｇeqを求める。なお、アレニウス則から展開して得られる温度と時間の関係式は、下記で与えられる。
ｌｎ（Ｌ２０／ＬＳ）＝（１／ｔ２０−１／ｔＳ）・（Ｅa ／ Ｒ）
ここで、
Ｌ２０・・・２０℃における老化時間（ｈｒ）
ＬＳ ・・・任意の温度における老化時間（ｈｒ）
ｔ２０・・・温度２０℃
ｔＳ ・・・任意の温度（℃）
Ｅa ・・・活性化エネルギー（粘弾性体材料固有の値）
Ｒ ・・・気体定数
以上より促進劣化試験条件：８０℃×７日とした。
本粘弾性体の経年変化は、一般的な建物に求められる耐久年数に相当する。経年相当年数６０年の促進劣化試験において、Ｈeq、Ｇeqの変化率が、Ｈeq（６０年）／Ｈeq（０年）＞０．８、Ｇeq（６０年）／Ｇeq（０年）＜１．２の範囲となり、経年相当年数６０年を経過しても、充分に制振性能を保持している。しかしながら、Ｈeq、Ｇeqの変化率が、上記の範囲を外れる場合は、制振ダンパ１０の機能が落ちているため、経年相当年数６０年以前に交換が必要となる。
【００３１】
【表５】
【００３２】
以上のように本制振ダンパ１０に用いられる粘弾性体が、好ましい歪依存性、周波数依存性、温度依存性、限界性能、及び経年変化のいずれをも備え、これにより優れた制振性能を発現する。
これらの制振ダンパ１０に用いられる粘弾性体は、特に、主鎖にＣ−Ｃ結合を有するポリマーからなる基材ゴムに、該基材ゴム１００質量部に対して１００〜１５０質量部のシリカと、該シリカの１０〜３０質量％のシラン化合物と、が添加されて架橋されたゴム組成物で形成されている。
なお、ゴム組成物（粘弾性体）は、上記各成分を、例えば密閉式混練機などを用いて混練することによって得られる。そして、制振ダンパ１０に用いる場合には、例えば得られたゴム組成物をローラヘッド押出機などを用いてシート状に成形するとともに、成形したシートを所定の形状に打ち抜いた後、そのシートを所定の厚みを有するように複数枚積層した状態で、所定の型内で加熱して、例えば加硫成形することによって製造することができる。
【００３３】
また、上述した各特性値の測定は、制振ゴム試験体を用いて実施した。この制振ゴム試験体は、例えば自己粘着性のものや一般的な接着剤を用いて一対の鋼板と接着することにより形成することができるが、接着への信頼性の観点から加硫接着により接合した。例えば、未加硫の制振ゴム（粘弾性体）を所定の形状を有するように押出した後、切断し、予備成形した状態で所定の型内で加熱して加硫成形するとともに、このプレス加硫と同時に加硫接着させることにより、制振ゴム試験体を製造した。
そして、製造した制振ゴム試験体を、（株）島津製作所製 EHF-EV020K2-040-1 A型サーボパルサー耐久試験機に、２個の試験体が鋼板を介して挟持されるようにセットし、上述のＧeqなどの測定を実施した。
【００３４】
次に、制振ダンパ１０を木造構造体に設置した場合について、図４に基づいて説明する。
図４に示すように、木造構造体の１階床面の外周にはコンクリートなどで形成された図示しない基礎の上方に、木製の角材で構成された土台５１が略水平に略全周に亘って設けられている。また、土台５１の上方には適宜間隔をおいて略垂直方向に木製の角材で構成された柱５３が立設されている。土台５１と柱５３とは互いの接合部５５に形成された図示しない嵌合部を嵌め合わせることにより接合されている。
【００３５】
また、１階床面を構成する図示しない大引や根太が略碁盤目状に適宜配設されている。根太５７は、土台５１上に端部が載置されるように配置される。ここで、図４に示すように、根太５７の一部が、土台５１と柱５３との接合部５５近傍に配置されている。
【００３６】
上述のような構成の箇所に制振ダンパ１０が設けられている。制振ダンパ１０は、第一板材１１の取付部２１が土台５１の上面５９に接するように配置され、取付部２１の貫通孔２３に釘などを打ち込むことにより第一板材１１と土台５１とが接合されている。また、第二板材１３の取付部２９が柱５３の表面６１に接するように配置され、取付部２９の貫通孔３１に釘などを打ち込むことにより第二板材１３と柱５３とが接合されている。このように木造構造体に制振ダンパ１０を簡単に取りつけることができる。このとき、制振ダンパ１０は、土台５１と柱５３との間を斜めに架設するようになる。
また、制振ダンパ１０を土台５１と柱５３との間を架設するように取り付けると、土台５１、柱５３および制振ダンパ１０に囲われた位置に空間部５０が位置するように構成される。
【００３７】
このとき、制振ダンパ１０に形成された空間部５０に根太５７が位置しており、制振ダンパ１０と根太５７とが干渉することなく取り付けられている。
なお、柱５３と図示しない梁との接合部など、軸組材同士の接合部にも同様に制振ダンパ１０が適宜取り付けられている。
【００３８】
また、土台５１と基礎とを接合するには土台５１の上面５９から基礎に向かってアンカーボルト６３を打設して接合する。このアンカーボルト６３は木造構造体の１階外周に沿って適宜間隔を空けながら土台５１側から基礎に向かって打設されている。アンカーボルト６３を打設すると、その頭部が土台５１の上面５９から突出する。ここで、制振ダンパ１０の空間部５０内にアンカーボルト６３が打設されても、アンカーボルト６３の頭部が空間部５０内に配置できるように構成されている。
【００３９】
このような構成において、木造構造体を構成する土台５１と柱５３との接合部５５は完全な剛構造にならないため、地震時などに接合部５５近傍が変形する。
接合部５５近傍が変形すると、制振ダンパ１０の第一板材１１と第二板材１３とがその地震力を受けて、第一板材１１の平面部１７および第二板材１３の平面部２５が互いに相反する方向に回転し、これに伴って弾性材料１５がせん断変形することにより、地震エネルギーが吸収され、結果として木造構造体の耐震強度を向上することができる。
【００４０】
本実施形態によれば、木造構造体の軸組材同士の接合部近傍に設置する制振ダンパ１０において、土台５１に固定して突設される第一板材１１と、柱５３に固定して突設される第二板材１３と、第一板材１１と第二板材１３との間に充填され、第一板材１１と第二板材１３とを接合する弾性材料１５と、を備え、柱５３と第一板材１１の取付部２１における短辺４３側の端部との間に第一の隙間Ｗ１が形成されるとともに、土台５１と第二板材１３の取付部２９における短辺４３側の端部との間に第二の隙間Ｗ２が形成されるように構成した。
【００４１】
このように構成したため、制振ダンパ１０が第一板材１１および第二板材１３とそれらの間に充填された弾性材料１５とで構成され、軽量かつ小型化することができる。また、第一の隙間Ｗ１および第二の隙間Ｗ２を形成するように構成することで、制振ダンパ１０を土台５１や柱５３などの軸組材に取り付けた際に、中空の空間部５０が形成されるため、空間部５０に根太５７などの部材や部品を配置することができる。したがって、土台５１と柱５３との接合部５５などの軸組材同士の接合部に制振ダンパ１０を確実に取り付けることができる。
【００４２】
また、第一板材１１を取付部２１から取付部２９に指向するように形成された鋼板製の板材で構成し、第二板材１３を取付部２９から取付部２１に指向するように形成された鋼板製の板材で構成した。
【００４３】
このように構成したため、第一板材１１と第二板材１３とが鋼板で形成され、強度を確保することができ、制振ダンパ１０として確実に耐震性能を確保することができる。また、第一板材１１および第二板材１３により、必要最小限の面積で軸組材同士に対して斜めに架設することができるため、材料を削減でき、低コストで耐震性向上に寄与する制振ダンパ１０を製造することができる。さらに、第一板材１１および第二板材１３により軸組材同士に対して斜めに架設するため、接合面４１の面積を増減させることで、耐震強度を容易に調整することができる効果がある。
【００４４】
また、第一の隙間Ｗ１、第二の隙間Ｗ２、第一板材１１および第二板材１３で構成される空間部５０が、少なくとも根太５７を挿通可能な大きさを有するように構成した。
【００４５】
このように構成したため、土台５１と柱５３との接合部５５に制振ダンパ１０を取り付ける際に、根太５７が配置されていても根太５７と干渉することなく、取り付けることができる。したがって、土台５１と柱５３との接合部５５などの軸組材同士の接合部に確実に取り付けることができる。
【００４６】
さらに、空間部５０に、接合部５５近傍における土台５１と基礎とを接合するためのアンカーボルト６３を配置可能に構成した。
【００４７】
このように構成したため、土台５１と柱５３との接合部５５に制振ダンパ１０を取り付ける際に、アンカーボルト６３が配置されていてもアンカーボルト６３と干渉することなく、取り付けることができる。したがって、土台５１と柱５３との接合部５５などの軸組材同士の接合部に確実に取り付けることができる。
【実施例】
【００４８】
上述の制振ダンパ１０を用いた実施例について説明する。実施例の説明には、適宜図１〜図４を用いながら説明を行う。
第一板材１１および第二板材１２は、厚さ３．２ｍｍのＳＳ４００からなる鋼板で形成した。それぞれの平面部１７および２５は、短辺２４０ｍｍ、長辺４３０ｍｍ、高さ９２ｍｍの大きさで形成した。それぞれの取付部２１および２９は、１３０ｍｍ×４３ｍｍの大きさで形成した。また、それぞれの貫通孔２３および３１はφ６ｍｍの孔で形成され、それぞれ１１個（６個＋５個の２列）ずつ均等配置になるように形成した。
【００４９】
このように形成された第一板材１１および第二板材１３を、第一板材１１の短辺４３と第二板材１３の短辺４５とが面一になるように配置し、かつ、第一板材１１の長辺３９と第二板材１３の長辺３５とが面一になるように配置した。つまり、第一板材１１と第二板材１３とが重なり合っている接合面４１が、略長方形（矩形）になるように配置した。
ここで、接合部４１の大きさは、１６２ｍｍ×９２ｍｍになるように第一板材１１と第二板材１３とを配置した。
【００５０】
このように構成することで、空間部５０は、正面視において第一の隙間Ｗ１および第二の隙間Ｗ２がそれぞれ１７０ｍｍの直角二等辺三角形の大きさで形成される。
また、弾性材料１５は、第一板材１１と第二板材１３との間に充填され、厚さ３ｍｍのゴム系材料で形成した。弾性材料１５は、接合面４１において、正面視で１５０ｍｍ×８０ｍｍの大きさで形成した。
そして、第一板材１１の取付部２１を土台５１に固定設置し、第二板材１３の取付部２９を柱５３に固定設置した。
【００５１】
このように制振ダンパ１０を木造構造体に設置した状態で加振実験などを実施し、耐震性の向上に寄与することが確認された。
【００５２】
尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、第一板材と第二板材の取付部の折曲方向が同じ向きになるようにして配置構成したが、取付部の折曲方向が反対の向きになるように配置構成してもよい。
また、本実施形態では、空間部に根太とアンカーボルトが配置可能な大きさを有する場合の説明をしたが、根太のみが配置可能な大きさであってもよい。
また、本実施形態では、第一板材と第二板材との接合面が長方形になるように互いの板材を配置した場合の説明をしたが、第一板材と第二板材との位置関係をずらして、接合面が正方形になるように配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態における制振ダンパの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における制振ダンパの正面図である。
【図３】本発明の実施形態における制振ダンパの側面図である。
【図４】本発明の実施形態における制振ダンパを木造構造体に設置した一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態における弾性材料（粘弾性体）のせん断歪を求める概略図である。
【図６】本発明の実施形態における弾性材料（粘弾性体）の履歴ループ（ヒステリシス曲線）である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…制振ダンパ １１…第一板材 １３…第二板材 １５…弾性材料 ２１…取付部（第一取付部） ２９…取付部（第二取付部） ５０…空間部 ５１…土台（軸組材） ５３…柱（軸組材） ５５…接合部 ５７…根太 ６３…アンカーボルト Ｗ１…第一の隙間 Ｗ２…第二の隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造構造体に用いる制振ダンパに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、木造家屋の耐震補強をきわめて簡単にかつ低コストで行えるようにした木造家屋の耐震補強構造において、木造家屋の軸組材どうしの接合部である仕口部に、二枚の変位板と変位板間の間隙に充填された粘弾性体とからなる粘弾性ダンパを取り付けて、粘弾性体のせん断変形により地震エネルギーが吸収されるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３６６７１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述の特許文献１のような従来のダンパは、柱と梁との接合部（仕口部）に取り付けることは可能であったが、例えば、柱と土台との接合部近傍には根太が配設されることがあるため、根太と干渉して取り付けられないという問題があった。
【０００４】
そこで、この発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、軸組材同士の接合部に確実に取り付けることができる制振ダンパを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、木造構造体の軸組材同士の接合部近傍に設置する制振ダンパにおいて、一方の軸組材に固定して突設される第一板材と、他方の軸組材に固定して突設される第二板材と、前記第一板材と前記第二板材との間に充填され、前記第一板材と前記第二板材とを接合する弾性材料と、を備え、前記他方の軸組材と前記第一板材における前記一方の軸組材との第一取付部との間に第一の隙間が形成されるとともに、前記一方の軸組材と前記第二板材における前記他方の軸組材との第二取付部との間に第二の隙間が形成され、前記第一板材が、前記第一取付部から前記第二取付部に指向するように形成された鋼板製の板材で構成されるとともに、前記第二板材が、前記第二取付部から前記第一取付部に指向するように形成された鋼板製の板材で構成され、前記第一の隙間、前記第二の隙間、前記第一板材および前記第二板材とで構成される空間部が、少なくとも根太を挿通可能な大きさを有していることを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、前記空間部に、前記接合部近傍における土台と基礎とを接合するためのアンカーボルトを配置可能に構成されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載の前記弾性材料が、０℃〜４０℃環境下、かつ、０．１２５≦γ（せん断歪）≦３．０の領域下において、Ｈeq（等価粘性減衰定数（等価減衰定数））が、Ｈeq＞０．２４であり、γ＝３とγ＝１のＧeq（等価せん断弾性率）の比が、０．４０≦｛Ｇeq (γ=3.0)｝／｛Ｇeq(γ=1.0)｝＜０．６０であり、前記弾性材料の減衰性能が、一定の温度条件下で、ある周波数を基準として、その変化率が、０．１〜２０Ｈｚの範囲で±５０％以内であり、２０℃でのＧeqを基準として、０℃のときのＧeq（ｔ＝０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比が、Ｇeq（ｔ＝０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≦２．０、かつ、４０℃のときのＧeq（ｔ＝４０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比が、Ｇeq（ｔ＝４０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≧０．５であり、限界変形時の変形量（歪み率）が、０℃〜４０℃の範囲で、歪み率≧４００％であり、経年相当年数６０年において、ＨeqおよびＧeqの変化率が、Ｈeq（６０年）／Ｈeq（０年）＞０．８、Ｇeq（６０年）／Ｇeq（０年）＜１．２の範囲であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載した発明によれば、制振ダンパが第一板材および第二板材とそれらの間に充填された弾性材料とで構成されるため、軽量かつ小型化することができる。また、第一の隙間および第二の隙間を形成するように構成することで、制振ダンパを軸組材に取り付けた際に、中空の空間部が形成されるため、空間部に部材や部品を配置することができる。したがって、軸組材同士の接合部に確実に取り付けることができる効果がある。
【０００９】
また、第一板材と第二板材とが鋼板で形成されているため、強度を確保することができ、制振ダンパとして確実に耐震性能を確保することができる。また、第一板材および第二板材により、必要最小限の面積で軸組材同士に対して斜めに架設することができるため、材料を削減でき、低コストで耐震性向上に寄与する制振ダンパを製造することができる効果がある。さらに、第一板材および第二板材により軸組材同士に対して斜めに架設するため、第一板材と第二板材との接合面の面積を増減させることで、耐震強度を容易に調整することができる効果がある。
【００１０】
さらに、柱と土台との接合部に制振ダンパを取り付ける際に、根太が配置されていても根太と干渉することなく、取り付けることができる。したがって、軸組材同士の接合部に確実に取り付けることができる効果がある。
【００１１】
請求項２に記載した発明によれば、柱と土台との接合部に制振ダンパを取り付ける際に、アンカーボルトが配置されていてもアンカーボルトと干渉することなく、取り付けることができる。したがって、軸組材同士の接合部に確実に取り付けることができる効果がある。
【００１２】
請求項３に記載した発明によれば、制振ダンパとしての所望の性能を確実に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１〜図３に示すように、制振ダンパ１０は、正面視において略台形に形成された第一板材１１と、第一板材１１と線対称の形状に形成された第二板材１３と、第一板材１１と第二板材１３との間に充填され、第一板材１１と第二板材１３とを接合している弾性材料１５とを備えている。
【００１４】
第一板材１１は、例えばＳＳ４００などの鋼板で形成された板状部材である。第一板材１１の平面部１７は略台形状に形成されている。また、第一板材１１は、平面部１７の端部１９において略直角に折曲し、さらに延設され、取付部２１が形成されている。取付部２１には、複数の貫通孔２３が形成されており、ネジや釘などを挿通して軸組材に固定できるように構成されている。また、取付部２１が形成されている側の反対側の端辺３３は、その両端に形成される短辺４３および長辺３９に対して直角に交わるように形成されている。
【００１５】
第二板材１３は、第一板材１１と略同等の構成であり、例えばＳＳ４００などの鋼板で形成された板状部材である。第二板材１３の平面部２５は略台形状に形成されている。また、第二板材１３は、平面部２５の端部２７において略直角に折曲し、さらに延設され、取付部２９が形成されている。取付部２９には、複数の貫通孔３１が形成されており、ネジや釘などを挿通して軸組材に固定できるように構成されている。また、取付部２９が形成されている側の反対側の端辺３７は、その両端に形成される短辺４５および長辺３５に対して直角に交わるように形成されている。
【００１６】
また、第一板材１１の端辺３３の長さと第二板材１３の端辺３７とは、略同一の長さを有している。さらに、第一板材１１と第二板材１３とは、第一板材１１の短辺４３と第二板材１３の短辺４５とが面一になるように配置され、かつ、第一板材１１の長辺３９と第二板材１３の長辺３５とが面一になるように配置されている。つまり、第一板材１１と第二板材１３とが重なり合っている接合面４１は、略長方形（矩形）に形成されている。
【００１７】
さらに、第一板材１１の取付部２１における短辺４３側の端部と第二板材１３の取付部２９が形成されている面との間には第一の隙間Ｗ１が形成され、第二板材１３の取付部２９における短辺４５側の端部と第一板材１１の取付部２１が形成されている面との間には第二の隙間Ｗ２が形成されている。なお、第一の隙間Ｗ１と第二の隙間Ｗ２とで形成される領域が空間部５０として構成されている。空間部５０は、正面視において直角三角形状に構成されている。
【００１８】
そして、第一板材１１と第二板材１３との間には、弾性材料１５が充填されている。弾性材料１５は、例えば、アクリル系、シリコン系、アスファルト系、ゴム系などの高分子材料を原料とした材料またはそれらの複合材料で構成されている。弾性材料１５により第一板材１１と第二板材１３とが接合されている。弾性材料１５は、接合面４１の略全面に充填されている。
【００１９】
ここで、弾性材料１５について詳細に説明する。
一般に、粘弾性体（弾性材料）は、振幅の増加に連れて剛性が増加して抵抗力が高くなる。振幅が大きくなるに連れて剛性が大きくなる性質を有する粘弾性体の場合、建物の加速度応答や各部応力の過大な上昇が生じる。したがって、制振ダンパ１０用の粘弾性体としては、振幅が増加しても剛性の増加が頭打ちになる性質を有する粘弾性材料で形成されたものが好ましい。また、制振ダンパ１０用の粘弾性体としては、交通振動などの環境振動から台風時の風揺れ、或いは、大地震に至るまでの幅広い振動領域で機能する必要があるため、歪み依存性は小さいことが好ましい。
【００２０】
表１に示すように、本粘弾性体は、０．１２５≦γ（剪断歪）≦３．０の領域下において、Ｈeq（等価粘性減衰定数（等価減衰定数））＞０．２４ と安定したエネルギー吸収能力を持ち、振幅が増加しても、γ＝３とγ＝１のＧeq（等価剪断弾性率）の比が、０．４０≦｛Ｇeq (γ=3.0)｝／｛Ｇeq(γ=1.0)｝＜０．６０と減少する。この比が、０．６を超えると、建物の加速度応答が上昇し、建物各部の部材に過大な応力負担が生じ、制振ダンパ１０の最適化設計が難しくなる。また、この比が、０．４を下回ると、建物全体の剛性の一部を制振ダンパ１０の剛性が負担する寄与が減り、建物部材のコストダウンが難しくなる。
ここで、Ｇeq（等価剪断弾性率）＝Ｋeq／（Ｓ／Ｄ）で求められる。
なお、γは剪断歪であり、図５に示すように、粘弾性体の剪断変形量ｄを粘弾性体の厚さｔ１で除したものである（γ＝ｄ／ｔ１）。また、Ｈeq及びＧeqは、粘弾性体を剪断変形させる正弦波加振を行い、その際の図６に示す履歴ループ（ヒステリシス曲線）を求め、次式に基づいて算出されるものである。
Ｈeq＝ΔＷ／２πＷ
Ｗ：剪断変形の弾性エネルギー（Ｎ・ｍｍ）（図６中の斜線部分の面積）
ΔＷ：剪断変形により吸収するエネルギーの合計（Ｎ・ｍｍ）（図６中の楕円部分の面積）
Ｇeq＝Ｋeq／（Ｓ／Ｄ）＝Ｆ／ＵBE／（Ｓ／Ｄ）
Ｆ：最大変位を与えるときの荷重（Ｎ）
ＵBE：最大変位（ｍｍ）
Ｓ／Ｄ：試験体の形状係数（サンプル剪断面積／サンプル剪断隙間）
【００２１】
【表１】
【００２２】
また、表２に示すように、一般的な粘弾性体は、振動周波数の増加に伴ってＧeq（Ｎ／ｍｍ2）が著しく大きくなる。例えば、２０℃では、振動周波数０．１Ｈｚのときと２．０ＨｚのときとではＧeqの値が２〜３倍となる。交通振動の卓越周波数は通常４〜７Ｈｚに分布し、地震動は０．１〜２０Ｈｚ程度に分布するため、制振ダンパ１０用の粘弾性体としては、より入力周波数分布領域が広範囲に及ぶ地震動に対して、剛性や減衰性能の点で比較的安定した性質を備えていることが好ましい。
【００２３】
一般的な粘弾性体の減衰性能は、概ねその剛性（ここでは、Ｇeq）と減衰定数（ここではＨeq）との積で表現することができる。
本粘弾性体は、一定の温度条件下で、この積の値が、ある周波数を基準として０．１〜２０Ｈｚの範囲で±５０％以内となる。この範囲が±５０％を超えると入力周波数分布領域が広範囲に及ぶ地震動（０．１〜２０Ｈｚ程度の分布）に対して、剛性や減衰性能の点で安定した性質を発現することが難しい。
【００２４】
【表２】
【００２５】
また、表３に示すように、一般的な粘弾性体は、低温時に剛性が高くなり、高温時に剛性が低くなる。日本は一年を通じて気温の変化が大きく、制振ダンパ１０用の粘弾性体としては、０〜４０℃程度の温度範囲に対して、剛性や減衰性能の点で比較的安定した性質を備えていることが好ましい。
本粘弾性体は、２０℃でのＧeqを基準として、低温側は０℃のときのＧeq（ｔ＝０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比が、Ｇeq（ｔ＝０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≦２．０ であり、且つ、高温側は４０℃のときのＧeq（ｔ＝４０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比が、Ｇeq（ｔ＝４０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≧０．５となる。
【００２６】
また、建物を設計する際の剛性は、低温時に高くなる粘弾性体のＧeq（ｔ＝０℃）に耐えうる剛性が必要である。ここで、Ｇeq（ｔ＝０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）が、上記の２．０を越える場合は、建物の剛性が過大な設計となり大幅なコストアップとなる。また、Ｇeq（ｔ＝４０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）が、上記の０．５を下回る場合、４０℃における減衰性能（剛性と減衰定数の積）が、小さくなり、安定した減衰性能を得ることが出来ない。このように温度によって、粘弾性体の剛性が大きく変化すると、建物への取り付け位置も内壁等の温度変化の少ない場所に限定され、設計の自由度も減る。
【００２７】
【表３】
【００２８】
さらに、表４に示すように、一般的な粘弾性体は、建物の変形に追随し、安定した性能を発現するためには、０℃〜４０℃の環境下、γ（剪断歪）≦３．０の領域下において、水平力の低下がないことが必要である。本粘弾性体は、限界変形時の変形量（歪み率）が、０℃〜４０℃の範囲で、歪み率≧４００％を発現する。歪率が４００％を下回るような粘弾性体は、大地震時の建物変形に追随出来ず粘弾性体の破断が起こる。
【００２９】
【表４】
【００３０】
そして、一般的に粘弾性体の経年変化は、表５に示すように、アレニウス則により得られた２０℃での経年に相当する老化条件にて加熱促進劣化を行ったあと、粘弾性体の厚みに対して１００％の正負の水平変位を、周波数０．１Ｈｚ、温度２０℃の環境下で与え、Ｈeq、Ｇeqを求める。なお、アレニウス則から展開して得られる温度と時間の関係式は、下記で与えられる。
ｌｎ（Ｌ２０／ＬＳ）＝（１／ｔ２０−１／ｔＳ）・（Ｅa ／ Ｒ）
ここで、
Ｌ２０・・・２０℃における老化時間（ｈｒ）
ＬＳ ・・・任意の温度における老化時間（ｈｒ）
ｔ２０・・・温度２０℃
ｔＳ ・・・任意の温度（℃）
Ｅa ・・・活性化エネルギー（粘弾性体材料固有の値）
Ｒ ・・・気体定数
以上より促進劣化試験条件：８０℃×７日とした。
本粘弾性体の経年変化は、一般的な建物に求められる耐久年数に相当する。経年相当年数６０年の促進劣化試験において、Ｈeq、Ｇeqの変化率が、Ｈeq（６０年）／Ｈeq（０年）＞０．８、Ｇeq（６０年）／Ｇeq（０年）＜１．２の範囲となり、経年相当年数６０年を経過しても、充分に制振性能を保持している。しかしながら、Ｈeq、Ｇeqの変化率が、上記の範囲を外れる場合は、制振ダンパ１０の機能が落ちているため、経年相当年数６０年以前に交換が必要となる。
【００３１】
【表５】
【００３２】
以上のように本制振ダンパ１０に用いられる粘弾性体が、好ましい歪依存性、周波数依存性、温度依存性、限界性能、及び経年変化のいずれをも備え、これにより優れた制振性能を発現する。
これらの制振ダンパ１０に用いられる粘弾性体は、特に、主鎖にＣ−Ｃ結合を有するポリマーからなる基材ゴムに、該基材ゴム１００質量部に対して１００〜１５０質量部のシリカと、該シリカの１０〜３０質量％のシラン化合物と、が添加されて架橋されたゴム組成物で形成されている。
なお、ゴム組成物（粘弾性体）は、上記各成分を、例えば密閉式混練機などを用いて混練することによって得られる。そして、制振ダンパ１０に用いる場合には、例えば得られたゴム組成物をローラヘッド押出機などを用いてシート状に成形するとともに、成形したシートを所定の形状に打ち抜いた後、そのシートを所定の厚みを有するように複数枚積層した状態で、所定の型内で加熱して、例えば加硫成形することによって製造することができる。
【００３３】
また、上述した各特性値の測定は、制振ゴム試験体を用いて実施した。この制振ゴム試験体は、例えば自己粘着性のものや一般的な接着剤を用いて一対の鋼板と接着することにより形成することができるが、接着への信頼性の観点から加硫接着により接合した。例えば、未加硫の制振ゴム（粘弾性体）を所定の形状を有するように押出した後、切断し、予備成形した状態で所定の型内で加熱して加硫成形するとともに、このプレス加硫と同時に加硫接着させることにより、制振ゴム試験体を製造した。
そして、製造した制振ゴム試験体を、（株）島津製作所製 EHF-EV020K2-040-1 A型サーボパルサー耐久試験機に、２個の試験体が鋼板を介して挟持されるようにセットし、上述のＧeqなどの測定を実施した。
【００３４】
次に、制振ダンパ１０を木造構造体に設置した場合について、図４に基づいて説明する。
図４に示すように、木造構造体の１階床面の外周にはコンクリートなどで形成された図示しない基礎の上方に、木製の角材で構成された土台５１が略水平に略全周に亘って設けられている。また、土台５１の上方には適宜間隔をおいて略垂直方向に木製の角材で構成された柱５３が立設されている。土台５１と柱５３とは互いの接合部５５に形成された図示しない嵌合部を嵌め合わせることにより接合されている。
【００３５】
また、１階床面を構成する図示しない大引や根太が略碁盤目状に適宜配設されている。根太５７は、土台５１上に端部が載置されるように配置される。ここで、図４に示すように、根太５７の一部が、土台５１と柱５３との接合部５５近傍に配置されている。
【００３６】
上述のような構成の箇所に制振ダンパ１０が設けられている。制振ダンパ１０は、第一板材１１の取付部２１が土台５１の上面５９に接するように配置され、取付部２１の貫通孔２３に釘などを打ち込むことにより第一板材１１と土台５１とが接合されている。また、第二板材１３の取付部２９が柱５３の表面６１に接するように配置され、取付部２９の貫通孔３１に釘などを打ち込むことにより第二板材１３と柱５３とが接合されている。このように木造構造体に制振ダンパ１０を簡単に取りつけることができる。このとき、制振ダンパ１０は、土台５１と柱５３との間を斜めに架設するようになる。
また、制振ダンパ１０を土台５１と柱５３との間を架設するように取り付けると、土台５１、柱５３および制振ダンパ１０に囲われた位置に空間部５０が位置するように構成される。
【００３７】
このとき、制振ダンパ１０に形成された空間部５０に根太５７が位置しており、制振ダンパ１０と根太５７とが干渉することなく取り付けられている。
なお、柱５３と図示しない梁との接合部など、軸組材同士の接合部にも同様に制振ダンパ１０が適宜取り付けられている。
【００３８】
また、土台５１と基礎とを接合するには土台５１の上面５９から基礎に向かってアンカーボルト６３を打設して接合する。このアンカーボルト６３は木造構造体の１階外周に沿って適宜間隔を空けながら土台５１側から基礎に向かって打設されている。アンカーボルト６３を打設すると、その頭部が土台５１の上面５９から突出する。ここで、制振ダンパ１０の空間部５０内にアンカーボルト６３が打設されても、アンカーボルト６３の頭部が空間部５０内に配置できるように構成されている。
【００３９】
このような構成において、木造構造体を構成する土台５１と柱５３との接合部５５は完全な剛構造にならないため、地震時などに接合部５５近傍が変形する。
接合部５５近傍が変形すると、制振ダンパ１０の第一板材１１と第二板材１３とがその地震力を受けて、第一板材１１の平面部１７および第二板材１３の平面部２５が互いに相反する方向に回転し、これに伴って弾性材料１５がせん断変形することにより、地震エネルギーが吸収され、結果として木造構造体の耐震強度を向上することができる。
【００４０】
本実施形態によれば、木造構造体の軸組材同士の接合部近傍に設置する制振ダンパ１０において、土台５１に固定して突設される第一板材１１と、柱５３に固定して突設される第二板材１３と、第一板材１１と第二板材１３との間に充填され、第一板材１１と第二板材１３とを接合する弾性材料１５と、を備え、柱５３と第一板材１１の取付部２１における短辺４３側の端部との間に第一の隙間Ｗ１が形成されるとともに、土台５１と第二板材１３の取付部２９における短辺４３側の端部との間に第二の隙間Ｗ２が形成されるように構成した。
【００４１】
このように構成したため、制振ダンパ１０が第一板材１１および第二板材１３とそれらの間に充填された弾性材料１５とで構成され、軽量かつ小型化することができる。また、第一の隙間Ｗ１および第二の隙間Ｗ２を形成するように構成することで、制振ダンパ１０を土台５１や柱５３などの軸組材に取り付けた際に、中空の空間部５０が形成されるため、空間部５０に根太５７などの部材や部品を配置することができる。したがって、土台５１と柱５３との接合部５５などの軸組材同士の接合部に制振ダンパ１０を確実に取り付けることができる。
【００４２】
また、第一板材１１を取付部２１から取付部２９に指向するように形成された鋼板製の板材で構成し、第二板材１３を取付部２９から取付部２１に指向するように形成された鋼板製の板材で構成した。
【００４３】
このように構成したため、第一板材１１と第二板材１３とが鋼板で形成され、強度を確保することができ、制振ダンパ１０として確実に耐震性能を確保することができる。また、第一板材１１および第二板材１３により、必要最小限の面積で軸組材同士に対して斜めに架設することができるため、材料を削減でき、低コストで耐震性向上に寄与する制振ダンパ１０を製造することができる。さらに、第一板材１１および第二板材１３により軸組材同士に対して斜めに架設するため、接合面４１の面積を増減させることで、耐震強度を容易に調整することができる効果がある。
【００４４】
また、第一の隙間Ｗ１、第二の隙間Ｗ２、第一板材１１および第二板材１３で構成される空間部５０が、少なくとも根太５７を挿通可能な大きさを有するように構成した。
【００４５】
このように構成したため、土台５１と柱５３との接合部５５に制振ダンパ１０を取り付ける際に、根太５７が配置されていても根太５７と干渉することなく、取り付けることができる。したがって、土台５１と柱５３との接合部５５などの軸組材同士の接合部に確実に取り付けることができる。
【００４６】
さらに、空間部５０に、接合部５５近傍における土台５１と基礎とを接合するためのアンカーボルト６３を配置可能に構成した。
【００４７】
このように構成したため、土台５１と柱５３との接合部５５に制振ダンパ１０を取り付ける際に、アンカーボルト６３が配置されていてもアンカーボルト６３と干渉することなく、取り付けることができる。したがって、土台５１と柱５３との接合部５５などの軸組材同士の接合部に確実に取り付けることができる。
【実施例】
【００４８】
上述の制振ダンパ１０を用いた実施例について説明する。実施例の説明には、適宜図１〜図４を用いながら説明を行う。
第一板材１１および第二板材１２は、厚さ３．２ｍｍのＳＳ４００からなる鋼板で形成した。それぞれの平面部１７および２５は、短辺２４０ｍｍ、長辺４３０ｍｍ、高さ９２ｍｍの大きさで形成した。それぞれの取付部２１および２９は、１３０ｍｍ×４３ｍｍの大きさで形成した。また、それぞれの貫通孔２３および３１はφ６ｍｍの孔で形成され、それぞれ１１個（６個＋５個の２列）ずつ均等配置になるように形成した。
【００４９】
このように形成された第一板材１１および第二板材１３を、第一板材１１の短辺４３と第二板材１３の短辺４５とが面一になるように配置し、かつ、第一板材１１の長辺３９と第二板材１３の長辺３５とが面一になるように配置した。つまり、第一板材１１と第二板材１３とが重なり合っている接合面４１が、略長方形（矩形）になるように配置した。
ここで、接合部４１の大きさは、１６２ｍｍ×９２ｍｍになるように第一板材１１と第二板材１３とを配置した。
【００５０】
このように構成することで、空間部５０は、正面視において第一の隙間Ｗ１および第二の隙間Ｗ２がそれぞれ１７０ｍｍの直角二等辺三角形の大きさで形成される。
また、弾性材料１５は、第一板材１１と第二板材１３との間に充填され、厚さ３ｍｍのゴム系材料で形成した。弾性材料１５は、接合面４１において、正面視で１５０ｍｍ×８０ｍｍの大きさで形成した。
そして、第一板材１１の取付部２１を土台５１に固定設置し、第二板材１３の取付部２９を柱５３に固定設置した。
【００５１】
このように制振ダンパ１０を木造構造体に設置した状態で加振実験などを実施し、耐震性の向上に寄与することが確認された。
【００５２】
尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、第一板材と第二板材の取付部の折曲方向が同じ向きになるようにして配置構成したが、取付部の折曲方向が反対の向きになるように配置構成してもよい。
また、本実施形態では、空間部に根太とアンカーボルトが配置可能な大きさを有する場合の説明をしたが、根太のみが配置可能な大きさであってもよい。
また、本実施形態では、第一板材と第二板材との接合面が長方形になるように互いの板材を配置した場合の説明をしたが、第一板材と第二板材との位置関係をずらして、接合面が正方形になるように配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態における制振ダンパの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における制振ダンパの正面図である。
【図３】本発明の実施形態における制振ダンパの側面図である。
【図４】本発明の実施形態における制振ダンパを木造構造体に設置した一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態における弾性材料（粘弾性体）のせん断歪を求める概略図である。
【図６】本発明の実施形態における弾性材料（粘弾性体）の履歴ループ（ヒステリシス曲線）である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…制振ダンパ １１…第一板材 １３…第二板材 １５…弾性材料 ２１…取付部（第一取付部） ２９…取付部（第二取付部） ５０…空間部 ５１…土台（軸組材） ５３…柱（軸組材） ５５…接合部 ５７…根太 ６３…アンカーボルト Ｗ１…第一の隙間 Ｗ２…第二の隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木造構造体の軸組材同士の接合部近傍に設置する制振ダンパにおいて、
一方の軸組材に固定して突設される第一板材と、
他方の軸組材に固定して突設される第二板材と、
前記第一板材と前記第二板材との間に充填され、前記第一板材と前記第二板材とを接合する弾性材料と、を備え、
前記他方の軸組材と前記第一板材における前記一方の軸組材との第一取付部との間に第一の隙間が形成されるとともに、前記一方の軸組材と前記第二板材における前記他方の軸組材との第二取付部との間に第二の隙間が形成され、
前記第一板材が、前記第一取付部から前記第二取付部に指向するように形成された鋼板製の板材で構成されるとともに、
前記第二板材が、前記第二取付部から前記第一取付部に指向するように形成された鋼板製の板材で構成され、
前記第一の隙間、前記第二の隙間、前記第一板材および前記第二板材とで構成される空間部が、少なくとも根太を挿通可能な大きさを有していることを特徴とする制振ダンパ。
【請求項２】
前記空間部に、前記接合部近傍における土台と基礎とを接合するためのアンカーボルトを配置可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の制振ダンパ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の前記弾性材料が、
０℃〜４０℃環境下、かつ、０．１２５≦γ（せん断歪）≦３．０の領域下において、
Ｈeq（等価粘性減衰定数（等価減衰定数））が、Ｈeq＞０．２４であり、
γ＝３とγ＝１のＧeq（等価せん断弾性率）の比が、０．４０≦｛Ｇeq (γ=3.0)｝／｛Ｇeq(γ=1.0)｝＜０．６０であり、
前記弾性材料の減衰性能が、一定の温度条件下で、ある周波数を基準として、その変化率が、０．１〜２０Ｈｚの範囲で±５０％以内であり、
２０℃でのＧeqを基準として、
０℃のときのＧeq（ｔ＝０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比が、Ｇeq（ｔ＝０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≦２．０、かつ、
４０℃のときのＧeq（ｔ＝４０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比が、Ｇeq（ｔ＝４０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≧０．５であり、
限界変形時の変形量（歪み率）が、０℃〜４０℃の範囲で、歪み率≧４００％であり、
経年相当年数６０年において、ＨeqおよびＧeqの変化率が、Ｈeq（６０年）／Ｈeq（０年）＞０．８、Ｇeq（６０年）／Ｇeq（０年）＜１．２の範囲であることを特徴とする制振ダンパ。
【請求項１】
木造構造体の軸組材同士の接合部近傍に設置する制振ダンパにおいて、
一方の軸組材に固定して突設される第一板材と、
他方の軸組材に固定して突設される第二板材と、
前記第一板材と前記第二板材との間に充填され、前記第一板材と前記第二板材とを接合する弾性材料と、を備え、
前記他方の軸組材と前記第一板材における前記一方の軸組材との第一取付部との間に第一の隙間が形成されるとともに、前記一方の軸組材と前記第二板材における前記他方の軸組材との第二取付部との間に第二の隙間が形成され、
前記第一板材が、前記第一取付部から前記第二取付部に指向するように形成された鋼板製の板材で構成されるとともに、
前記第二板材が、前記第二取付部から前記第一取付部に指向するように形成された鋼板製の板材で構成され、
前記第一の隙間、前記第二の隙間、前記第一板材および前記第二板材とで構成される空間部が、少なくとも根太を挿通可能な大きさを有していることを特徴とする制振ダンパ。
【請求項２】
前記空間部に、前記接合部近傍における土台と基礎とを接合するためのアンカーボルトを配置可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の制振ダンパ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の前記弾性材料が、
０℃〜４０℃環境下、かつ、０．１２５≦γ（せん断歪）≦３．０の領域下において、
Ｈeq（等価粘性減衰定数（等価減衰定数））が、Ｈeq＞０．２４であり、
γ＝３とγ＝１のＧeq（等価せん断弾性率）の比が、０．４０≦｛Ｇeq (γ=3.0)｝／｛Ｇeq(γ=1.0)｝＜０．６０であり、
前記弾性材料の減衰性能が、一定の温度条件下で、ある周波数を基準として、その変化率が、０．１〜２０Ｈｚの範囲で±５０％以内であり、
２０℃でのＧeqを基準として、
０℃のときのＧeq（ｔ＝０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比が、Ｇeq（ｔ＝０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≦２．０、かつ、
４０℃のときのＧeq（ｔ＝４０℃）と２０℃のときのＧeq（ｔ＝２０℃）との比が、Ｇeq（ｔ＝４０℃）／Ｇeq（ｔ＝２０℃）≧０．５であり、
限界変形時の変形量（歪み率）が、０℃〜４０℃の範囲で、歪み率≧４００％であり、
経年相当年数６０年において、ＨeqおよびＧeqの変化率が、Ｈeq（６０年）／Ｈeq（０年）＞０．８、Ｇeq（６０年）／Ｇeq（０年）＜１．２の範囲であることを特徴とする制振ダンパ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１３７７５（Ｐ２００９−１３７７５Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４９９３０（Ｐ２００８−１４９９３０）
【出願日】平成２０年６月６日（２００８．６．６）
【出願人】（００００１００６５）フクビ化学工業株式会社 (150)
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月６日（２００８．６．６）
【出願人】（００００１００６５）フクビ化学工業株式会社 (150)
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]