特許 7497762 木質構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-03

(45)【発行日】2024-06-11

(54)【発明の名称】木質構造

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20240604BHJP

   F16F 15/04 20060101ALI20240604BHJP

   E04B 2/56 20060101ALI20240604BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 321F

F16F15/04 A

E04H9/02 351

E04B2/56 643A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023011169

(22)【出願日】2023-01-27

(62)【分割の表示】P 2019053166の分割

【原出願日】2019-03-20

(65)【公開番号】P2023052702

(43)【公開日】2023-04-11

【審査請求日】2023-01-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山中 昌之

(72)【発明者】

【氏名】榎本 浩之

(72)【発明者】

【氏名】野口 悌子

(72)【発明者】

【氏名】木村 直弘

【審査官】杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第９８／０３０７７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２５５１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９０１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２９３６５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｈ ９／０２

Ｆ１６Ｆ １５／０４

Ｅ０４Ｂ ２／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに対向する一対の木質横材と、互いに対向する一対の木質縦材とを有する木質架構と、
前記一対の木質横材と前記一対の木質縦材とによって囲まれた構面内に設けられた面材と、
前記一対の木質横材の少なくとも一方と前記面材との間に設けられた制振部材であって、所定値未満の荷重に対しては一次剛性を有し、前記所定値以上の荷重に対しては前記一次剛性よりも低い二次剛性を有する制振部材と、
を備え、
水平外力によって前記一対の木質横材が相対変位する際に前記一対の木質縦材が各々前記面材と接触しないように、前記一対の木質縦材と前記面材との間にそれぞれ隙間が設けられており、
前記面材は、フロート板ガラスである、
ことを特徴とする木質構造。

【請求項2】

請求項１に記載の木質構造であって、
前記制振部材は、
せん断歪γが０．５０≦γ≦３．０の領域において、等価粘性減衰定数ｈｅｑがｈｅｑ≧０．２０であり、
測定振動数０．１Ｈｚにおいて、前記せん断歪γがγ≦３．０であり、かつ、等価せん断弾性係数ＧｅｐがＧｅｐ≧ ０．２（Ｎ／ｍｍ２）である、
ことを特徴とする木質構造。

【請求項3】

請求項２に記載の木質構造であって、
前記制振部材は、
前記測定振動数０．１Ｈｚにおいて、前記せん断歪γが０．５０≦γ≦３．０の領域において、切片荷重時平均せん断応力度ＣｄがＣｄ≧０．１（Ｎ／ｍｍ２）である、
ことを特徴とする木質構造。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３の何れかに記載の木質構造であって、
前記一対の木質横材の間隔をＬとし、前記隙間をδとしたとき、
Ｌ／δ≦３０
であることを特徴とする木質構造。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４の何れかに記載の木質構造であって、
前記面材は、前記一対の木質横材の一方に固定されており、
前記制振部材は、前記一対の木質横材の他方と前記面材との間に設けられている、
ことを特徴とする木質構造。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５の何れかに記載の木質構造であって、
前記制振部材は、前記面材に対して固定された第１板状部材と、前記木質横材に対して固定された第２板状部材と、前記第１板状部材と前記第２板状部材の間に設けられたゴム部材と、を有し、
前記ゴム部材の厚さをｄとし、前記ゴム部材の水平方向への変形量をｘとしたとき、ｘ≦ｄ×３００％である
ことを特徴とする木質構造。

【請求項7】

請求項６に記載の木質構造であって、
前記面材はガラス製であり、
前記ゴム部材及び前記第２板状部材は、前記第１板状部材の両側にそれぞれ設けられており、
前記第１板状部材の一方の面側には、前記面材の一方の面に接着された板材が固定されており、
前記第１板状部材の他方の面側には、前記面材の他方の面と接触した緩衝材が固定されている、
ことを特徴とする木質構造。

【請求項8】

請求項１乃至請求項７の何れかに記載の木質構造であって、
前記一対の木質横材のうちの下側の木質横材と、前記一対の木質縦材とによって開口部が形成されている、
ことを特徴とする木質構造。

【請求項9】

請求項１乃至請求項８の何れかに記載の木質構造であって、
前記木質縦材は、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ～３００ｍｍ×３００ｍｍの角材であり、
前記制振部材は、厚さ１５ｍｍの高減衰ゴムを有し、
前記高減衰ゴムの総面積は、１５０cm２～５０００cm２である、
ことを特徴とする木質構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、木質構造に関する。

【背景技術】

【0002】

一対の梁と一対の柱で構成される架構の構面内に、粘弾性体を介して板材（面材）を設け、粘弾性体によって振動エネルギーを吸収させるようにした制振構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－３０９７９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

木質の梁と柱で構成される木質構造に上記技術を適用した場合、粘弾性体の初期剛性が低いため、建物としての水平剛性を向上させる効果が低く、荷重が小さいとき（例えば、小地震や中地震時、風荷重時など）に揺れを抑制することが困難である。

【0005】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、地震時のエネルギー吸収に加えて、小地震時、中地震時及び風荷重時の揺れを効果的に抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

かかる目的を達成するため、本発明の木質構造は、互いに対向する一対の木質横材と、互いに対向する一対の木質縦材とを有する木質架構と、前記一対の木質横材と前記一対の木質縦材とによって囲まれた構面内に設けられた面材と、前記一対の木質横材の少なくとも一方と前記面材との間に設けられた制振部材であって、所定値未満の荷重に対しては一次剛性を有し、前記所定値以上の荷重に対しては前記一次剛性よりも低い二次剛性を有する制振部材と、を備え、水平外力によって前記一対の木質横材が相対変位する際に前記一対の木質縦材が各々前記面材と接触しないように、前記一対の木質縦材と前記面材との間にそれぞれ隙間が設けられており、前記面材は、フロート板ガラスである、ことを特徴とする。
このような木質構造によれば、水平外力による荷重が小さいとき（例えば、小地震や中地震時、風荷重時など）には、制振部材の剛性が高いので揺れを抑えることができる（耐力壁としての効果が期待できる）。また、水平外力による荷重が大きいとき（例えば大地震時）には制振部材の剛性が低いので振動エネルギー吸収効果が得られる。また、一対の木質縦材と面材との間にそれぞれ隙間が設けられているので、一対の木質縦材が各々前記面材と接触しない。よって、地震時のエネルギー吸収に加えて、小地震時、中地震時及び風荷重時の揺れを効果的に抑制することができる。

【0007】

かかる木質構造であって、前記制振部材は、せん断歪γが０．５０≦γ≦３．０の領域において、等価粘性減衰定数ｈｅｑがｈｅｑ≧０．２０であり、測定振動数０．１Ｈｚにおいて、前記せん断歪γがγ≦３．０であり、かつ、等価せん断弾性係数ＧｅｐがＧｅｐ≧ ０．２（Ｎ／ｍｍ２）であることが望ましい。
このような木質構造によれば、荷重が大きいときのエネルギー吸収に大きな効果を発揮することができる。

【0008】

かかる木質構造であって、前記制振部材は、前記測定振動数０．１Ｈｚにおいて、前記せん断歪γが０．５０≦γ≦３．０の領域において、切片荷重時平均せん断応力度ＣｄがＣｄ≧０．１（Ｎ／ｍｍ２）であることが望ましい。
このような木質構造によれば、荷重が小さいときの揺れをより抑制することができ耐力壁を実現できる。

【0009】

かかる木質構造であって、前記一対の木質横材の間隔をＬとし、前記隙間をδとしたとき、Ｌ／δ≦３０であることが望ましい。
このような木質構造によれば、木質構造の倒壊を抑制することができる。

【0010】

かかる木質構造であって、前記面材は、前記一対の木質横材の一方に固定されており、前記制振部材は、前記一対の木質横材の他方と前記面材との間に設けられていることが望ましい。
このような木質構造によれば、変形を集中させることができ、効率化を図ることができる。

【0011】

かかる木質構造であって、前記制振部材は、前記面材に対して固定された第１板状部材と、前記木質横材に対して固定された第２板状部材と、前記第１板状部材と前記第２板状部材の間に設けられたゴム部材と、を有し、前記ゴム部材の厚さをｄとし、前記ゴム部材の水平方向への変形量をｘとしたとき、ｘ≦ｄ×３００％であることが望ましい。
このような木質構造によれば、ゴム部材の性能を担保できる。

【0012】

かかる木質構造であって、前記面材はガラス製であり、前記ゴム部材及び前記第２板状部材は、前記第１板状部材の両側にそれぞれ設けられており、前記第１板状部材の一方の面側には、前記面材の一方の面に接着された板材が固定されており、前記第１板状部材の他方の面側には、前記面材の他方の面と接触した緩衝材が固定されていることが望ましい。
このような木質構造によれば、面材と板材との接着部分が剥離しても面材が倒れないようにすることができる。

【0013】

かかる木質構造であって、前記一対の木質横材のうちの下側の木質横材と、前記一対の木質縦材とによって開口部が形成されていてもよい。
このような木質構造によれば、制振部材が設けられていない耐力壁と比較して、下側の木質横材と一対の木質縦材との交点部分が破損することを抑制でき、エネルギー吸収もより効果的である。

【0014】

かかる木質構造であって、前記木質縦材は、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ～３００ｍｍ×３００ｍｍの角材であり、前記制振部材は、厚さ１５ｍｍの高減衰ゴムを有し、前記高減衰ゴムの総面積は、１５０cm２～５０００cm２であることが望ましい。

【0015】

このような木質構造によれば、伝統木造建築物の倒壊を抑制することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、地震時のエネルギー吸収に加えて、小地震時、中地震時及び風荷重時の揺れを効果的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１Ａは、本実施形態の木質構造１の正面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ矢視図である。

【図2】図１Ｂの一対の木質梁１４の間の拡大図である。

【図3】図３Ａは高減衰ゴムダンパー３０の正面図であり、図３Ｂは、図３Ａの高減衰ゴムダンパー３０をＡから見た側面図であり、図３Ｃは、図３Ａの高減衰ゴムダンパー３０をＢから見た側面図である。

【図4】内部ゴム３２ａ（高減衰ゴム）の履歴特性を示す図である。

【図5】ゴム部材３２の許容変形についての説明図である。

【図6】本実施形態の木質構造１に水平方向の外力Ｐが加えられた場合の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
＝＝＝実施形態＝＝＝
＜＜木質構造の構成について＞＞
図１Ａは、本実施形態の木質構造１の正面図である。また、図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ矢視図である。また、図２は、図１Ｂの一対の木質梁１４の間の拡大図である。

【0019】

本実施形態の木質構造１は、木質架構１０と、板ガラス２０と、高減衰ゴムダンパー３０と、上側固定部４０と、下側固定部５０とを備えている。

【0020】

木質架構１０は、一対の木質柱１２と一対の木質梁１４を有している。

【0021】

木質柱１２（木質縦材に相当）は、木質梁１４や床（不図示）などの鉛直荷重を支える木質の構造部材であり、上下方向（鉛直方向）に沿って立設されている。一対の木質柱１２は、互いに対向するように水平方向に間隔を空けて設けられている。

【0022】

木質梁１４（木質横材に相当）は、木質柱１２同士を水平方向につなぐ木質の構造部材である。一対の木質梁１４は、互いに対向するように、上下方向に間隔を空けて設けられている。また、木質架構１０には、一対の木質柱１２と一対の木質梁１４によって囲まれた構面が形成されている。なお、下側の木質梁１４は、上下方向において、一対の木質柱１２のほぼ中央に設けられている。このため、下側の木質梁１４より下側には、当該木質梁１４と一対の木質柱１２とによって開口部１００が形成されている。

【0023】

板ガラス２０（面材に相当）は、ガラス製の板状部材であり、木質架構１０の構面内（より詳しくは、木質架構１０の奥行寸法内）に設けられている。板状の板ガラス２０の面のうち一方の面を表面２０ａとし、他方の面を裏面２０ｂとする。なお、本実施形態では、板ガラス２０として、フロート板ガラスが用いられている。板ガラス２０は、地震等による木質架構１０の変形を許容すべく、構面の面積よりも小さく形成されており、一対の木質柱１２と板ガラス２０との間には隙間が設けられている。また、板ガラス２０は、一対の木質梁１４の一方（ここでは上側の木質梁１４）に固定されるとともに、一対の木質梁１４の他方（ここでは下側の木質梁１４）には高減衰ゴムダンパー３０を介して接続されている。

【0024】

高減衰ゴムダンパー３０（制振部材に相当）は、外力（ここでは水平外力）を受けた場合に変形することにより振動エネルギーを吸収する部材である。高減衰ゴムダンパー３０は、板ガラス２０と下側の木質梁１４との間に２つ（２箇所）設けられている。

【0025】

仮に、高減衰ゴムダンパー３０を設けずに板ガラス２０を一対の木質梁１４にそれぞれ完全に固定すると、大きい水平外力を受けた場合（大地震時など）に、例えば、板ガラス２０が破損したり、下側の木質梁１４と一対の木質柱１２との接続部分などが破損したりするおそれがある。また、仮に板ガラス２０と木質梁１４との間に通常の粘弾性体を設けると、粘弾性体の初期剛性が低いため、建物としての水平剛性を向上させる効果が低く、例えば、小地震や中地震などの地震時や風荷重時の揺れに対して揺れを抑制することが困難である。

【0026】

これに対し本実施形態では、板ガラス２０と木質梁１４との間に高減衰ゴムダンパー３０を設けている。高減衰ゴムダンパー３０は、加えられた荷重が大きいときには剛性が低い（後述する二次剛性）。これにより、振動エネルギーを吸収でき破損を防止できる。また、加えられた荷重が小さい時には剛性が高い（後述する一次剛性）。これにより、振動を抑制できる。なお、高減衰ゴムダンパー３０の詳細については後述する。

【0027】

上側固定部４０は、上側の木質梁１４と板ガラス２０を固定するための部位であり、Ｌ型アングル４１とＬ型アングル４２と、緩衝材４３とを有している。

【0028】

Ｌ型アングル４１は、断面がＬ字状の金属（例えばステンレス鋼）製の部材であり、板ガラス２０の表面２０ａ側に設けられている。Ｌ型アングル４１は、図２に示すように、木質梁１４の下面にビス（不図示）などで固定されるとともに、板ガラス２０の表面２０ａに接着剤で接着されている。

【0029】

Ｌ型アングル４２は、Ｌ型アングル４１よりも小さい金属製の部材であり、板ガラス２０の裏面２０ｂ側に設けられている。Ｌ型アングル４１は、図２に示すように、木質梁１４の下面にビス（不図示）などで固定されている。

【0030】

緩衝材４３は、Ｌ型アングル４２と板ガラス２０の裏面２０ｂとの間に設けられている。緩衝材４３は、高硬度のゴム部材（例えばネオプレンゴム）である。緩衝材４３は、Ｌ型アングル４２に接着されているが、板ガラス２０の裏面２０ｂとは接着されていない。すなわち、Ｌ型アングル４２は、緩衝材４３を板ガラス２０の裏面２０ｂに接触した状態で保持している。

【0031】

このように、Ｌ型アングル４２及び緩衝材４３を設けていることにより、万が一、板ガラス２０の表面２０ａ側の接着部分（Ｌ型アングル４１と板ガラス２０との接着部分）が剥離した場合に、板ガラス２０が倒れることを抑制できる。

【0032】

下側固定部５０は、下側の木質梁１４と高減衰ゴムダンパー３０の側板３３（後述）を固定する第１固定部５０Ａと、高減衰ゴムダンパー３０の中板３１（後述）と板ガラス２０とを固定する第２固定部５０Ｂとを有している。

【0033】

第１固定部５０Ａは、固定部材５１と、ボルト５２と、ナット５３とを有している。

【0034】

固定部材５１は、断面矩形の金属製の部材であり、ビス（不図示）などにより下側の木質梁１４の上面に固定されている。また、固定部材５１には、ボルト５２を通すためのボルト穴（不図示）が水平方向に間隔を空けて複数（本実施形態では３つ）設けられている。図２に示すように、固定部材５１の両面には、高減衰ゴムダンパー３０の一対の側板３３（後述）がそれぞれ配置されている。

【0035】

ボルト５２は、固定部材５１のボルト穴（不図示）、及び、一対の側板３３のボルト穴３３ａに挿通されている。これにより、ボルト５２は、固定部材５１及び一対の側板３３を貫通している。

【0036】

ナット５３は、ボルト５２に螺合する部材である。このボルト５２とナット５３との螺合によって、高減衰ゴムダンパー３０の一対の側板３３が、それぞれ、固定部材５１に固定されている。換言すると、高減衰ゴムダンパー３０の一対の側板３３は、固定部材５１を介して、下側の木質梁１４に固定されている。

【0037】

第２固定部５０Ｂは、固定板５４と、固定板５５と、緩衝材５６と、ボルト５７と、ナット５８とを有している。

【0038】

固定板５４（板材に相当）及び固定板５５は、金属製の板状部材（例えば、ステンレス鋼）である。固定板５４は、板ガラス２０の表面２０ａ側に配置されており、板ガラス２０（表面２０ａ）と接着剤で接着されている。固定板５５は、板ガラス２０の裏面２０ｂ側に配置されている。なお、固定板５４及び固定板５５には、ボルト穴（不図示）が水平方向に間隔を空けて複数（本実施形態では３つ）設けられている。

【0039】

緩衝材５６は、固定板５５と板ガラス２０の裏面２０ｂとの間に設けられている。緩衝材５６は、緩衝材４３と同様の高硬度のゴム部材（例えばネオプレンゴム）である。緩衝材５６は、固定板５５に接着されているが、板ガラス２０の裏面２０ｂとは接着されていない。すなわち、固定板５５は、緩衝材４６を板ガラス２０の裏面２０ｂに接触した状態で保持している。このように、固定板５５と緩衝材５６を設けていることにより、万が一、板ガラス２０の表面２０ａ側の接着部分（固定板５４と板ガラス２０との接着部分）が剥離した場合に、板ガラス２０が倒れることを抑制できる。

【0040】

ボルト５７は、固定板５４と固定板５５のボルト穴（不図示）及び高減衰ゴムダンパー３０の中板３１のボルト穴３１ａ（後述）に挿通されている。これにより、ボルト５７は、固定板５４と中板３１と固定板５５を貫通している。

【0041】

ナット５８は、ボルト５７に螺合する部材である。ボルト５７とナット５８との螺合によって、固定板５４及び固定板５５が、高減衰ゴムダンパー３０の中板３１に固定されている。換言すると、高減衰ゴムダンパー３０の中板３１は、固定板５４及び固定板５５（及び緩衝材５６）を介して、板ガラス２０に固定されている。

【0042】

＜＜高減衰ゴムダンパーについて＞＞
図３Ａは高減衰ゴムダンパー３０の正面図であり、図３Ｂは、図３Ａの高減衰ゴムダンパー３０をＡから見た側面図であり、図３Ｃは、図３Ａの高減衰ゴムダンパー３０をＢから見た側面図である。

【0043】

高減衰ゴムダンパー３０は、中板３１と、ゴム部材３２と、一対の側板３３とを備えている。

【0044】

中板３１（第１板状部材に相当）は、高減衰ゴムダンパー３０の厚さ方向の中央部に設けられた金属製の板状部材（鋼板）である。中板３１は、ゴム部材３２よりも上側に突出しており、その部分にボルト穴３１ａが複数（ここでは３つ）設けられている。ボルト穴３１ａには、第２固定部５０Ｂのボルト５７が挿通される。

【0045】

側板３３（第２板状部材に相当）は、高減衰ゴムダンパー３０の厚さ方向の両端部に設けられた金属製の板状部材（鋼板）である。側板３３は、ゴム部材３２よりも下側に突出しており、その部分にボルト穴３３ａが複数（ここでは３つ）設けられている。ボルト穴３３ａには、第１固定部５０Ａのボルト５２が挿通される。

【0046】

ゴム部材３２は、中板３１と一対の側板３３の間にそれぞれ設けられており、内部ゴム３２ａと外被ゴム３２ｂを有している。

【0047】

内部ゴム３２ａは、粘弾性体の天然ゴム系（例えば、イソプレンゴム系）の高減衰ゴムであり、中板３１及び側板３３にそれぞれ加硫接着されている。

【0048】

外被ゴム３２ｂは、内部ゴム３２ａを保護するゴムであり、内部ゴム３２ａの外側に設けられている。また、外被ゴム３２ｂは難燃性を有している。

【0049】

本実施形態の高減衰ゴムダンパー３０の各部位の材質を表１に示す。また、ゴム材料の物性規格を表２に示す。

【0050】

【表1】

【0051】

【表2】

【0052】

＜＜板ガラス２０と木質柱１２との隙間について＞＞
本実施形態の木質構造１は、伝統木造建築物を対象としており、特に伝統木造建築物の改修を対象としている。伝統木造建築物を対象とする場合、木質柱１２（木質縦材）として１５０ｍｍ×１５０ｍｍ～３００ｍｍ×３００ｍｍの角材が用いられる。本実施形態では、一対の木質柱１２に１５０ｍｍ×１５０ｍｍの角材を用いている。また、上側の木質梁１４には１８０ｍｍ×１８０ｍｍの角材、下側の木質梁１４には１５０ｍｍ×１５０ｍｍの角材を用いている。

【0053】

また、図１Ａ中のＨ１で示す部分の長さ（高さ）は１５１５ｍｍであり、図１Ａ中のＨ２で示す部分の長さ（高さ）は１２４５ｍｍである。つまり、木質架構１０の高さは約２７６０ｍｍである。また、木質架構１０のスパン（図１中Ｓで示す部分の長さ）は１８００ｍｍである。

【0054】

また、図１Ａ中のＬで示す部分の長さ（一対の木質梁１４の間隔）は１０８０ｍｍであり、板ガラス２０のサイズは、１５７０ｍｍ×８８０ｍｍ、厚さ１２ｍｍである。つまり、木質柱１２と板ガラス２０（面材）との隙間δは、
δ＝（１８００－１５０－１５７０）／２＝４０（ｍｍ）
となる。

【0055】

ここで、大地震時に倒壊しない木造建築の目安として、「大地震時の層間変形角１／３０以下」が知られている（重要文化財（建造物）耐震基礎診断実施要領のＰ．５参照）。この目安によれば、以下の式（１）を満たせばよい。

【0056】

Ｌ／δ≦３０ ・・・・（１）
本実施形態の木質構造１では、前述したように、Ｌが１０８０（ｍｍ）、δが４０（ｍｍ）である。この場合Ｌ／δ＝１０８０／４０＝２７であり、式（１）を満たしている。これにより、大地震時においても木質構造１の倒壊を抑制することができる。

【0057】

＜＜ゴム部材３２（主に内部ゴム３２ａ）について＞＞
本実施形態の内部ゴム３２ａには、所要の性能を有するゴムが用いられる。例えば、制振部材として種々採用されている公知の高減衰ゴムを採用することができる。

【0058】

図４は、内部ゴム３２ａ（高減衰ゴム）の履歴特性の一例を示す図である。図において、横軸は変形量（せん断歪）であり、縦軸は、水平外力の大きさ（せん断応力度）である。

【0059】

本実施形態の内部ゴム３２ａ（高減衰ゴム）に力（水平外力）を加えた時の荷重と変位の関係は、荷重が所定値よりも小さいときはほぼ比例関係にあり、弾性挙動を示す。このときの荷重と変位の関係（傾き）のことを一次剛性（Ｋｕ）という。また、荷重が大きくなると比例関係が崩れ（降伏し）、変形の度合いが増す塑性状態になる。このときの荷重と変位の関係（傾き）のことを二次剛性（Ｋｄ）という。このように本実施形態の内部ゴム３２ａ（高減衰ゴム）は、一次剛性と二次剛性を有する。なお、図４の履歴特性で囲まれた部分の面積は減衰性能を示しており、この面積が大きいほど減衰性能が大きい。本実施形態の内部ゴム３２ａは、一次剛性と二次剛性を有しているため、この面積（すなわち減衰性能）が大きくなっている。これにより、内部ゴム３２ａは、大地震時における大変形に追従可能であり、大きな減衰性能を有するため、振動エネルギーの吸収に大きな効果を発揮する。また、高い剛性（一次剛性）を有しているため、風揺れ等の微小変形において、揺れを抑制する効果を発揮する。

【0060】

また、高減衰ゴムとしては、せん断歪γが０．５０≦γ≦３．０の領域において等価粘性減衰定数ｈｅｑがｈｅｑ≧０．２０であるとよい。また、測定振動数０．１Ｈｚにおいて、上記せん断歪γがγ≦３．０であり、かつ、等価せん断弾性係数ＧｅｐがＧｅｐ≧０．２（Ｎ／ｍｍ２）であるとよい。これにより、荷重が大きい時のエネルギー吸収に大きな効果を発揮することができる。

【0061】

さらに、測定振動数０．１Ｈｚにおいて、せん断歪γが０．５０≦γ≦３．０の領域において、切片荷重時平均せん断応力度ＣｄがＣｄ≧０．１（Ｎ／ｍｍ２）であるとよい。これにより、荷重が小さいときの揺れをより抑制することができ耐力壁を実現できる。

【0062】

以下、これらの各パラメータ（ｈｅｑ、Ｇｅｐ、Ｃｄ）について説明する。

【0063】

＜等価粘性減衰定数ｈｅｑ＞
粘弾性体の非線形復元力特性を、等価な線形の復元力と減衰力に置換えたときの減衰を等価粘性減衰定数ｈｅｑという。等価粘性減衰定数ｈｅｑは、以下の式（２）に基づき、吸収エネルギーと歪エネルギーの面積比で表される。

【0064】

ｈｅｑ＝（１／４π）×（ΔＷ／Ｗ）・・・・・（２）
ここで、ΔＷは吸収エネルギー（Ｎ・ｍ）であり、履歴ループの面積である。

【0065】

また、Ｗは歪エネルギー（Ｎ・ｍ）であり、履歴ループの最大変位と最大荷重と等価剛性Ｋｅｑで囲まれる部分の面積である。なお、等価剛性Ｋｅｑとは、粘弾性体の非線形復元力特性を、等価な線形の復元力と減衰力に置き換えた時の剛性のことであり、変位最大点における履歴ループの傾きである。

【0066】

＜等価せん断弾性係数Ｇｅｐ＞
粘弾性体の形状に関わらず、材料の特性を示す係数であり、最大変位と最大荷重より得られる等価剛性（Ｋｅｑ）をＳ／ｄ（粘弾性体の断面積／粘弾性体の厚さ）で除したもの（換言するとｄ／Ｓを乗じたもの）を等価せん断弾性係数Ｇｅｐ（Ｎ／ｍｍ２）という。すなわち、等価せん断弾性係数Ｇｅｐは以下の式（４）にて求められる。

【0067】

Ｇｅｐ＝Ｋｅｑ×（ｄ／Ｓ）・・・・・（４）
ここで、Ｋｅｑ：等価剛性
ｄ：粘弾性体の厚さ（ｍｍ）
Ｓ：粘弾性体の断面積（ｍｍ２）

【0068】

＜切片荷重時平均せん断応力度Ｃｄ＞
粘弾性体の形状に関わらず、材料の特性を示す係数であり、切片荷重を粘弾性体の断面積で除したものを切片荷重時平均せん断応力度Ｃｄ（Ｎ／ｍｍ２）という。すなわち、切片荷重時平均せん断応力度Ｃｄは、以下の式（６）にて求められる。

【0069】

Ｃｄ＝Ｑｄ／Ｓ・・・・・（６）
ここで、Ｑｄ：切片荷重
Ｓ：粘弾性体の断面積（ｍｍ２）
なお切片荷重Ｑｄとは、横軸に水平変位、縦軸に水平力をとった履歴曲線から得られる縦軸（ｙ軸）との交点である。例えば、履歴ループの＋ｙ切片と－ｙ切片の絶対値の平均で求められる。

【0070】

図５は、ゴム部材３２の許容変形についての説明図である。
図５に示すようにゴム部材３２の厚さをｄ（本実施形態では１５ｍｍ）とし、変形量をｘとする。

【0071】

大地震時（層間変形角が１／３０のとき）のゴム部材３２の変形量ｘ（最大値）は、１０８０／３０＝３６（ｍｍ）となる。

【0072】

本実施形態ではゴム部材３２の厚さｄが１５ｍｍであるので、上記の変形量ｘの値は、ゴム厚ｄの２４０％（＝３６／１５×１００）となる。

【0073】

ゴム部材３２の特性により、ゴム厚ｄに対して３００％以下（ｘ≦ｄ×３００％）まではゴム部材３２の性能を担保できる、よって、本実施形態では、ゴム部材３２の性能を担保できる領域にある。

【0074】

次に、ゴム部材３２に必要な面積（断面積Ｓ）の算定方法について説明する。
図６は、本実施形態の木質構造１に水平方向の外力Ｐが加えられた場合の概略図である。なお、図５に示したように高減衰ゴムダンパー３０のゴム部材３２（高減衰ゴム）は２枚１組で用いられている。

【0075】

図においてＰは外力、ＣＱＵは木質柱１２の上部にかかるせん断力、ＣＱLは木質柱１２の下部にかかるせん断力、Ｑはゴム部材３２にかかるせん断力である。ＣＱＵ、ＣＱL、Ｑはそれぞれ以下の式（７）、（８）、（９）で示される。

【0076】

ＣＱＵ＝Ｐ／２（本）×１５１５／１２４５＝０．６０８Ｐ・・・（７）
ＣＱL＝Ｐ／２（本）＝０．５Ｐ・・・（８）
Ｑ＝（ＣＱＵ＋ＣＱL）／２（枚）＝（０．５＋０．６０８）Ｐ／２
＝０．５５４Ｐ・・・・（９）
また、前述したように、本実施形態では、伝統木造建築物を対象とした場合を想定しており、木質柱１２（木質縦材）は１５０ｍｍ×１５０ｍｍ～３００ｍｍ×３００ｍｍの角材である。

【0077】

＜木質柱１２が３００ｍｍ×３００ｍｍの角材の場合＞
木質柱１２の曲げ強度４０Ｎ／ｍｍ２を想定し、ＣＱL＝（柱の断面係数）×（曲げ強度）／Ｈ１より、
ＣＱL＝３００×３００２／６×４０（Ｎ／ｍｍ２）／１５１５＝１１８．８（ｋＮ）
式（８）より、Ｐ＝ＣＱL×２＝２３７．６（ｋＮ）
式（９）より、Ｑ＝０．５５４×Ｐ＝１３２（ｋＮ）
ゴム部材３２の必要面積（断面積Ｓ）は、式（４）より、
Ｓ＝Ｋｅｑ／Ｇｅｐ×ｄ
ここで、等価剛性Ｋｅｑ＝Ｑ／ｘであり、２００％変形時（ゴム厚ｄが１５ｍｍを想定）の変形量ｘ＝３０（ｍｍ）である。また、等価せん断弾性係数Ｇｅｐ＝０．３０（Ｎ／ｍｍ２）とすると、
Ｓ＝（Ｑ／ｘ）／Ｇｅｐ×ｄ
＝（１３２×１０００／３０）／０．３０×１５
＝２．２２×１０５（ｍｍ２）≒２２００（ｃｍ２）
となる。よって、ゴム部材３２として、例えば、２００ｍｍ×１１００ｍｍ（面積２２００ｃｍ２）で厚さ１５ｍｍのものを用いればよい。なお、適正なゴム部材３２（高減衰ゴム）の面積としてはこれよりもやや大きくてもよく、例えば、片側で３００ｍｍ×８３０ｍｍ＝２４９０ｃｍ２程度（合計５０００ｃｍ２程度）であってもよい。

【0078】

＜木質柱１２が１５０ｍｍ×１５０ｍｍの角材の場合＞
木質柱１２の曲げ強度２０Ｎ／ｍｍ２を想定し、ＣＱL＝（柱の断面係数）×（曲げ強度）／Ｈ１より、
ＣＱL＝１５０×１５０２／６×２０（Ｎ／ｍｍ２）／１５１５＝７．５（ｋＮ）
式（８）より、Ｐ＝ＣＱL×２＝１５（ｋＮ）
式（９）より、Ｑ＝０．５５４×Ｐ＝８．３１（ｋＮ）
上記と同様に、ゴム部材３２の必要面積（断面積Ｓ）は、式（４）より、
Ｓ＝Ｋｅｑ／Ｇｅｐ×ｄ＝（Ｑ／ｘ）／Ｇｅｐ×ｄ
＝（８．３１×１０００／３０）／０．３０×１５
＝１３．８５×１０３（ｍｍ２）≒１３８（ｃｍ２）
となる。よって、ゴム材３２として、例えば、８０ｍｍ×１８０ｍｍ（面積１４４ｃｍ２）で厚さ１５ｍｍのサイズのものを用いればよい。なお、適正なゴム部材３２（高減衰ゴム）の面積としてはこれよりもやや小さくてもよく、例えば、片側で８０ｍｍ×１００ｍｍ＝８０ｃｍ２程度（合計１５０ｃｍ２程度）であってもよい。

【0079】

このように、木質柱１２（木質縦材）として１５０ｍｍ×１５０ｍｍ～３００ｍｍ×３００ｍｍの角材を用いる場合、ゴム部材３２の総面積（合計面積）は１５０cm２～５０００cm２であるとよい。これにより、木質構造１（伝統木造建築物）の倒壊を抑制することができる。

【0080】

以上説明したように、本実施形態の木質構造１は、木質架構１０と、板ガラス２０と、高減衰ゴムダンパー３０とを備えている。木質架構１０は、互いに対向する一対の木質梁１４と、互いに対向する一対の木質柱１２とを有している。板ガラス２０は、一対の木質梁１４と一対の木質柱１２とによって囲まれた構面内に設けられている。高減衰ゴムダンパー３０は、下側の木質梁１４と板ガラス２０との間に設けられており、所定値未満の荷重に対しては一次剛性を有し、所定値以上の荷重に対しては一次剛性よりも低い二次剛性を有している。そして、水平外力によって一対の木質梁１４が相対変位する際に一対の木質柱１２が各々板ガラス２０と接触しないように、一対の木質柱１２と板ガラス２０との間にそれぞれ隙間δが設けられている。

【0081】

これにより、水平外力を受けることによる荷重が所定値未満のときには、高減衰ゴムダンパー３０（内部ゴム３２ａ）が一次剛性である（剛性が高い）ので、揺れを抑えることができ、荷重が所定値以上のときには、高減衰ゴムダンパー３０が二次剛性である（剛性が低い）ので、変形して振動エネルギーを吸収できる。また、一対の木質柱１２と板ガラス２０との間にそれぞれ隙間δが設けられているので、一対の木質柱１２が各々板ガラス２０と接触しない。よって、地震時のエネルギー吸収に加えて、小地震時、中地震時及び風荷重時の揺れを効果的に抑制することができる。

【0082】

＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

【0083】

前述の実施形態では、木質架構１０に設けられる板ガラス２０（面材）としてフロート板ガラスが用いられていたが、これには限られない。例えば、強化ガラスや防音ガラスなどであってもよい。なお、フロート板ガラスを用いると、コストの低減を図ることができる。また、ガラス製以外の部材（例えば、木質板、鋼板など）であってもよい。この場合、接着剤を用いずに（例えば、ボルトとナット、溶接などにより）、上側固定部４０や第２固定部５０Ｂと接合するようにしてもよい。

【0084】

また、前述の実施形態では、板ガラス２０の下側のみに高減衰ゴムダンパー３０（制振部材）を設けていたが、これには限られない。例えば、板ガラス２０を下側の木質梁１４に固定して、板ガラス２０と上側の木質梁１４との間に高減衰ゴムダンパー３０を設けてもよい。本実施形態では、木質架構１０に開口部１００が設けられているので、高減衰ゴムダンパー３０を設けることにより、高減衰ゴムダンパー３０が設けられていない耐力壁と比較して、下側の木質梁１４と一対の木質柱１２との交点部分が破損することを抑制でき、エネルギー吸収もより効果的である。

【0085】

また、例えば、下側の木質梁１４を木質柱１２の下端部に設けた場合（すなわち木質架構１０に開口部１００を設けない場合）、Ｌが大きくなるので前述した内部ゴム３２ａ（高減衰ゴム）の許容変形を満たすことが出来なくなるおそれがある。このような場合、板ガラス２０の上下両側に高減衰ゴムダンパー３０を設けてもよい。なお、高減衰ゴムダンパー３０の配置を板ガラス２０の上下何れか一方にすると、その部分に変形を集中させることができ、効率化を図ることができる。

【0086】

また、前述の実施形態では、制振部材として内部ゴム３２ａ（高減衰ゴム）を有する高減衰ゴムダンパー３０を用いていたが、これには限られず、他の制振部材（但し、一次剛性と二次剛性を有するもの）を用いても良い。

【符号の説明】

【0087】

１ 木質構造
１０ 木質架構
１２ 木質柱（木質縦材）
１４ 木質梁（木質横材）
２０ 板ガラス（面材）
２０ａ 表面
２０ｂ 裏面
３０ 高減衰ゴムダンパー（制振部材）
３１ 中板（第１板状部材）
３２ ゴム部材
３２ａ 内部ゴム
３２ｂ 外被ゴム
３３ 側板（第２板状部材）
４０ 上側固定部
４１ Ｌ型アングル
４２ Ｌ型アングル
４３ 緩衝材
５０ 下側固定部
５０Ａ 第１固定部
５０Ｂ 第２固定部
５１ 固定部材
５２ ボルト
５３ ナット
５４ 固定板（板材）
５５ 固定板
５６ 緩衝材
５７ ボルト
５８ ナット
１００ 開口部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】