建物の制振機構に用いる制振ダンパー

【課題】建物の制振機構に用いられる制振ダンパーについて、継続使用が可能か否かを判断しやすくする。
【解決手段】制振ダンパーの対向させた第１、第２のベースプレート１０，１１の間に振動吸収部材（振動吸収フィン１２、粘弾性部材など）と共にスケール部材１３を取り付ける。スケール部材１３は、振動吸収部材と同様に交互繰り返し荷重を受けて、その指標部２０に振動吸収部材に設定した疲労度に対応する目視可能な変化が示されるものとする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
建物の制振機構に利用し、地震などによる振動を吸収して建物の損傷を軽減する制振ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の制振機構は、振動伝達部材と制振ダンパーを主な部材として構成され、具体的な利用の構造としては方杖タイプやブレースタイプあるいは一対の柱間を結合するタイプなどがある。そして、例えば、建物の壁を構成する左右の柱と制振ダンパーとを振動伝達部材で結合した、すなわち、制振機構を組み込んだ壁は、平常は剛性を維持するが、地震や風などによる大きな振動の力（地震では地面が移動することによる建物質量との慣性力）が作用すると振動伝達部材を介して制振ダンパーに伝えられ、制振ダンパーが変位することで振動のエネルギーが吸収される。その結果、建物の揺れが緩和され、建物の損傷が軽減される。
【０００３】
制振ダンパーとしては種々のものが提案されているが、交互繰り返し荷重に対し履歴曲線を描いて変形する鋼板や粘弾性部材などの部材（履歴部材という）が、その変形する際のエネルギー吸収性能を利用したダンパーもその一つである。
【０００４】
一方、制振ダンパーのうち、特に履歴部材を利用したものは外見的に異常はなくても繰り返しの揺れを経験した結果、素材的に本来のエネルギー吸収性能が劣化していることがある。そのため、例えば、大きな地震の後に損傷を受けた建物が修復可能と判断される場合において、制振ダンパーを継続して使用できるものか判断しかねることがある。
【０００５】
また、交換が必要な場合にその場で施主を説得できる客観的な根拠を見付けにくい。
なお、住宅の安全度を標準で１００として、１５０の安全度をもって新築した建物が地震で損傷し９０程度の安全度となっているときに、制振ダンパーを交換することで１２０程度まで安全度を向上させることができるのであれば、旧い履歴ダンパーを新しいものと交換する価値がある。
【０００６】
下記の特許文献は、制振ダンパーの例である。
特許文献１のダンパー体５（図６，７）は、柱材取り付け部材２１とブレース取り付け部材２２の間に複数のＨ形鋼５２の両端を固定した構造である。
特許文献２の弾塑性ダンパ７（図９〜１２）は、両側のベースプレート１５の間に鋼板にスリットを形成した振動エネルギ吸収格子１６の両端を固定した構造である。
特許文献３の鋼製ダンパー１１は、Ｔ形ブラケット１０と連結プレート１２との間に複数の縦リブ１１ａ（鋼製）の両端を固定した構造である。
特許文献４の耐震補強構造は、柱１と梁２の接合部に粘弾性体６を充填した粘弾性ダンパー３を取付けている。
特許文献５の制振用ダンパーは、粘弾性材料１２と弾性材料１４とを組み合わせて利用する構造を開示している。
特許文献６の制振構造は、柱１，１間に渡した梁２，２をさらに間柱ブラケット４，４で結合し、間柱ブラケット４，４間に粘弾性ダンパー６が取付けられている。
これらはいずれも第１のベースプレートと第２のベースプレートの間に、交互繰り返し荷重に対して履歴ループを描いて変位する履歴部材（Ｈ形鋼５２、振動エネルギ吸収格子１６及び縦リブ１１ａ、粘弾性体６、粘弾性材料１２など）の両端を固定した構造といえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】持開２００６−２０７２９２号公報
【特許文献２】特許第２５１６５７６号公報
【特許文献３】特開２００２−２０１８１７号公報
【特許文献４】持開２０００−１６０６８３号公報
【特許文献５】特開平７−１９７９６９号公報
【特許文献６】特開平５−２８７９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
制振機構に利用された制振ダンパーが継続して使用が可能か否かを簡単に判断できるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
制振ダンパーの履歴部材の両端が固定される第１、第２のベースプレート間にスケール部材を取り付ける。スケール部材は、履歴部材と同様に交互繰り返し荷重を受けて履歴部材に設定した疲労度に対応する目で見ることが可能な変化（破断、クラック、変形、変色、塗料の剥離など）を示すものとする。
スケール部材として、両端を第１、第２のベースプレート間に固定される鋼板を利用することがある。この鋼板には、形態的に変形時の応力が集中する箇所を作っておき、そこに現れる変化を、そのときの履歴部材の設定した疲労度に対応させ、目視可能な変化を示す指標部とすることがある。
【発明の効果】
【００１０】
スケール部材の変化を目視することで制振ダンパーが設定の疲労度に達する変位を受けたか否かを簡単に把握でき、制振ダンパーを継続して使用が可能かついて客観的な判断資料を得られる。また、継続して使用が不可能な場合に、交換について施主の納得を得やすい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】壁部分の正面図。
【図２】制振ダンパーの正面図。
【図３】制振ダンバーを分解して示す斜視図。
【図４】スケール部材の斜視図（他の例１）。
【図５】スケール部材の作動状態を示す正面図（他の例１）。
【図６】スケール部材の斜視図（他の例２）。
【図７】他の制振ダンパーを取付けた壁部分の正面図。
【図８】他の制振ダンパーに取付けたスケール部材の例を示し、（イ）は断面図、（ロ）は平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、木造軸組工法住宅における壁部分であって、基礎１の頂面に土台２がアンカーボルト３で固定され、これに左右の柱４，５が柱脚をほぞ嵌合させて直立させ、次いで、これらの柱頭をつないで梁６がほぞ嵌合させて組み付けられている。
左右の柱４，５間には制振機構７が組み込まれている。
制振機構７は制振ダンパー８とこれを左右の柱４，５に結合するための上下左右のブレース部材９ａ，９ｂ、９ｃ，９ｄとからなる。
【００１３】
制振ダンパー８（図２，３）は、第１、第２のベースプレート１０，１１の間に複数の振動吸収フィン１２（履歴部材）と一個のスケール部材１３を平行に配置しそれぞれの両端を第１、第２のベースプレート１０，１１へ溶接により固定してある。
ベースプレート１０は、この実施例において、比較的幅の広いプレート部１４とその端縁を直角に折り曲げて形成した幅の狭い当接部１５とを備えたプレス成形品である。
プレート部１４にねじ孔１６を一列に形成してある。なお、ねじ孔１６は、プレート部１４をブレース部材９へボルトなどで固定する際の都合を考えて横方向に長い長孔としてある。
第２ベースプレート１１も同じ構成であり、第１ベースプレート１０を上下逆にして使用することもできる。
【００１４】
振動吸収フィン１２は、この実施例では、コ字形をした鋼板のプレス成形品であり、両端を同じ側に屈曲して脚部１７とし、その間を変形部１８で連絡した形態である。鋼板としては厚さ６ｍｍの降伏点が通常鋼板に比べて比較的に低い鋼板（例えば、２２５Ｎ／ｍｍ）を利用するのが好ましく、この実施例では厚さ６ｍｍ、幅３５ｍｍ、長さ１８０ｍｍの長方形板の両端４０ｍｍを同じ側に屈曲してコ字形にプレス成形してある。
振動吸収フィン１２の大きさは、制振ダンパー８に期待する剛性と変形能力の大きさと使用するフィンの枚数による。
なお、振動に伴う交互繰り返し変位に応じて振動吸収フィン１２の変形が主として変形部１８の中央部を起点として対称的にかつ安定して生じるように変形部１８の中央部から両側を徐々に少し幅狭に形成することがある。
【００１５】
スケール部材１３（図３）は、この実施例において、振動吸収フィン１２をベースとしたもので、振動吸収フィン１２と同様に両側の脚部１７とこれらの間を連絡する変形部１８を備えるが、変形部１８には、両側から形成したスリット１９によってその幅を半分程度に狭くした指標部２０を形成してある。
【００１６】
指標部２０は、スケール部材１３が変形する際に応力が集中する箇所となる。指標部２０の距離は振動吸収フィン１２の例えば６０％程度となるようにしてある。すなわち、振動吸収フィン１２の破断前にスケール部材１３が破断する設計としてある。したがって、指標部２０は、振動吸収フィン１２の制振性能が６０％程度に劣化していることを破断という目に見える変化で示すことになる。スケール部材１３が破断によって示す振動吸収フィン１２の疲労度は、変形部１８におけるスリット１９の深さを決めることで設定できる。指標部２０の幅と振動吸収フィン１２における疲労度との対応関係は実験によって定めることができる。このようにして、振動吸収フィン１２に対するスケール部材１３の幅を調節することで、あらかじめ疲労性能を確認し認定できる。
振動吸収フィン１２とスケール部材１３は両側の脚部１７をベースプレート１０，１１の当接部１５に溶接して固定してある。
【００１７】
図１において、制振ダンパー８と柱４，５とがブレース部材９を用いてボルトなどにより固定され、制振機構７が柱４，５間にすべりのないように確実に固定される。
地震などによる強い振動が建物に加わると、壁部分の柱４，５は図１において左または右方向に傾斜する交互繰り返し荷重を受ける。この荷重は、ブレース部材９を介して制振ダンパー８に伝達される。制振ダンパー８では、第１、第２のベースプレート１０，１１が上下方向変位し、これが振動吸収フィン１２とスケール部材１３に伝達される。制振ダンパー８の各振動吸収フィン１２は一定の面積を囲む履歴ループを描いて変位し、その際に履歴ループに応じた振動エネルギーの吸収（熱への変換）が生じる。このため、振動が建物に与える影響を緩和することができる。
【００１８】
一方、スケール部材１３は同様に変位するのであるが、破断はスケール部材１３の指標部２０において、振動吸収フィン１２よりも早く生じる。このため、点検時に指標部２０に破断があるときは、振動吸収フィン１２の繰り返し耐力が６０％以下になっていることを目で見て確実に把握することができる。
したがって、制振ダンパー８の継続使用が可能な限度を繰り返し耐力が６０％の時期と設定しておけば、交換時期であることを直ちに判断できる。また、破断の状況を客観的な証拠として、施主に継続使用が不可であることを納得させやすい。
制振ダンパー８を交換するときは、第１、第２のベースプレート１０，１１とブレース部材９を固定しているねじ（ボルト）を外せばよい。
【００１９】
図４〜６は、スケール部材１３の他の例を示したものである。
図４のスケール部材１３ａは、振動吸収フィン１２と同様に両端の脚部１７ａ，１７ｂとこれらをつなぐ変形部１８を備え、変形部に指標部材２１を取り付けて指標部２０としている。指標部材２１は、固定部２２とバー状の感知部２３及び感知部２３の基部と固定部２２とを連結した変位維持部材２４とからなる。変位維持部材２４は、鉛亜・鉛合金板のように容易に屈曲するがほとんどスプリングバックのない金属板である。
指標部材２１は、図４のように、振動吸収フィン１２の一つにビス止め、あるいは強固な接着によって利用する。指標部材２１を取り付けた振動吸収フィン１２はスケール部材１３となる。
【００２０】
スケール部材１３ａは次のように機能する。
振動を受けて制振ダンパー８の第１ベースプレート１０が第２ベースプレート１１に対し上方へ変位すると、これに伴い図５のように、スケール部材１３ａの一方の脚部１７ａが他方の脚部１７ｂに対して上方へ変位し、変形部１８が上方へ傾斜する。この傾斜は他方の脚部１７ｂに近い固定部２２の箇所では生じないので、感知部２３の先端が上方へ移動するに伴い、変位維持部材２４が屈曲する。この屈曲状態は素材の特性によって、変形部１８が逆方向（下方）へ傾斜しても戻ることなく維持される。
【００２１】
ここで、感知部２３の傾斜角度から振動吸収フィン１２が受けた最大荷重Ｐと、建築後の期間に発生した主な地震の回数と一回の地震における大きな振幅（例えば最大振幅とこれに対し８０％程度の振幅）を示した振動波の数は実験や測定データから把握できる。そして、これらから、制振ダンパー８が建築後に前記最大荷重Ｐで繰り返し受けた変位による場合の疲労度を推定することができ、さらに、推定された疲労度から実際の疲労度は、例えば、６０％であると判定することができる。
したがって、感知部２３の傾斜によって、制振ダンパー８が継続して使用できるものかを目で見て判断することができる。
【００２２】
図６のスケール部材１３ｂは、振動吸収フィン１２の変形部１８に塗料を塗りつけて指標部２０としたものであり、一液タイプのポリウレタン樹脂塗料など塗膜がある程度硬い（脆い）ものを利用する。振動吸収フィン１２の変位が設定した限度を越えたときに塗膜に亀裂が入ったり剥離するようにしてある。
そして、前記の設定した限度の変位と振動吸収フィン１２に対する荷重の大きさは把握できるから、前記と同様にして、目で見て亀裂があったり、剥離が見られる場合の疲労度を推定できる。結果として、スケール部材１３ｂによっても制振ダンパー８を継続して使用できるかを、目で見て判断することができる。
【００２３】
図７は履歴部材として粘弾性部材を用いた制振ダンパー８を用いた例である。
この制振ダンパー８（図８）は、平行に配置された第１ベースプレート１０と第２ベースプレート１１との間に粘弾性部材２５を充填して接着してある。第１ベースプレート１０を左の振動伝達部材２６に、第２ベースプレート１１を右の振動伝達部材２７に固定し、さらに、振動伝達部材２６、２７の他側をそれぞれ左柱４、右柱５に固定して壁の制振機構７を構成している。
そして、制振ダンパー８の第ベース１プレート１０と第２ベースプレート１１とに亘ってスケール部材１３ｃの両端が固定してある。
【００２４】
スケール部材１３ｃはこの場合、鋼の平板で指標部２０となる中央部を薄くまたくびれた形状としてある。一端は第１ベースプレート１０にもとから溶接により固定されており、制振機構７の取り付けが完了したのち他端をボルトナット２８で第２ベースプレート１１に固定する。
地震や強風による水平力で壁が振動すると、振動の変位が柱４，５、振動伝達部材２６、２７を通じて制振ダンパー８に伝達され、振動のエネルギーが吸収される。
このとき、第１ベースプレート１０と第２ベースプレート１１は上下に変位する。この変位に応じて、スケール部材１３ｃは変形し、設定した限度を越えた変位は指標部２０にねじれや亀裂として目に見える形で残る。
前記と同様に、スケール部材１３の幅、長さを調節することで、粘弾性部材２５の疲労性能をあらかじめ確認し認定することができる。これにより、継続使用が可能か否かを判断する目安となる。
【００２５】
以上、実施例について説明した。
制振ダンパー８の履歴部材は、振動吸収フィン１２の形態にと止まらず、格子形、バー形など種々の形態を取りうる。
スケール部材１３は、振動吸収フィン１２をベースにしたものでなく、同じ形態であるが寸法的に脆弱なものとしたり、素材的に脆弱なものとし、指標部２０に破断や変形を生じさせるものでもよい。
スケール部材１３とベースプレート１０，１１との固定は溶接ではなく、ねじによっても良い。
【符号の説明】
【００２６】
１基礎
２土台
３アンカーボルト
４左柱
５右柱
６梁
７制振機構
８制振ダンパー
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄブレース部材
１０第１ベースプレート
１１第２ベースプレート
１２振動吸収フィン
１３，１３ａ，１３ｂスケール部材
１４プレート部
１５当接部
１６ねじ孔
１７ａ，１７ｂ脚部
１８変形部
１９スリット
２０指標部
２１指標部材
２２固定部
２３感知部
２４変位維持部材
２５粘弾性部材
２６左の振動伝達部材
２７右の振動伝達部材
２８ボルトナット

【特許請求の範囲】
【請求項１】
交互繰り返し荷重に対し履歴曲線を描いて変形する履歴部材を第１、第２のベースプレート間に固定して振動吸収部材とした制振ダンパーであって、第１、第２のベースプレート間に履歴部材と同じ交互繰り返し荷重を受けて、履歴部材に設定した疲労度に対応する目視可能な変化を示すスケール部材を取り付けてあることを特徴とした、建物の制振機構に用いる制振ダンパー。
【請求項２】
スケール部材が両端を第１のベースプレート、第２のベースプレートに固定された鋼板であり、制振ダンパーの上下変位量に対応するスケールの上下変位量を疲労性能を有した鋼板の長さで調節したものであり、目視可能な変化を示す指標部としてあることを特徴とした請求項１に記載の建物の制振機構に用いる制振ダンパー。

【図１】