JP2001090191A

JP2001090191A - 耐震補強構造

Info

Publication number: JP2001090191A
Application number: JP27197199A
Authority: JP
Inventors: Isao Sakamoto; 功坂本; Hisashi Okada; 恒岡田; Hiroshi Ito; 弘伊藤; Hiroshi Isoda; 博五十田; Hideki Idota; 秀樹井戸田
Original assignee: JAPAN CURTAINWALL MANUFACTURERS ASSOCIATION; Building Research Institute Ministry of Construction
Current assignee: JAPAN CURTAINWALL MANUFACTURERS ASSOCIATION; Building Research Institute Ministry of Construction
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2001-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】開口部を狭めることなく耐震性を大幅に向上
させることができる耐震補強構造の提供。【解決手段】耐震補強構造は、木造構造物１の開口部
２に沿って、アルミニウム合金を素材とする補強ラーメ
ン３を配設して成る。補強ラーメン３は、開口部２の両
側に位置する木柱に沿って配置した１対の補強柱５と、
該補強柱５の上部間に架設した補強梁６とから構成する
ことがある。補強柱５を溝形断面として、木柱４の相対
向する内側面及び内側面に交差する前後面に被せ、補強
柱５と木柱４とを固着すると、補強柱５の開口部２側へ
突出する部分の幅が小さくて済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木造構造物の耐震
補強構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な木造構造物は、所定面積以上の
耐震壁を梁間方向及び桁行方向にバランス良く配置する
ことで耐震性を確保している。この耐震壁とは、木造軸
組構造においては、柱、梁より成る軸組に筋交を取り付
けたり、構造用面材を取り付けることで構成され、２×
４構造においては、縦横材を組み合わせた枠の外面に面
材を取り付けて構成される。

【０００３】ところが、店舗付き住宅や１階に車庫を設
けた構造物では、人や自動車が出入りするための大きな
開口部を、１面以上の壁にそのほぼ全面に亘って形成し
なければならないので、該壁面の耐震性が低下するばか
りか構造物各部に配置した耐震壁のバランスが崩れてし
まい、この結果、大きな地震が発生すると甚大な被害を
受けやすい。因みに、阪神淡路大震災における建物損害
実体の調査研究によって提供されたデータによれば、併
用住宅の全壊率７１．４％は、専従一般住宅の全壊率が
３７．９％であるのに対して２倍近い効率である。

【０００４】また、耐震性に問題がある構造物に対し
て、鉄骨造に改修したり、新たに筋交を入れて耐震壁面
積を増やす等の通常の補強方法を採用することも考えら
れるが（特開平８−２４６６３５号公報、特開平９−１
３７６１０号公報）、建物に関する権利関係から鉄骨造
に改修できないこともあり、上記したような店舗や階下
を車庫としているような事情から開口部を塞ぐことが不
可能であったり、あるいは敷地が狭いため必要量の耐震
壁を設けられないことも多い。

【０００５】従来、開口部を狭めることなく、所定の耐
力が得られる補強構造として、鋼を素材とするラーメン
構造の矩形の補強フレームを開口部が形成された木造建
物の正面に配置した木造建物の補強構造が、特開平９−
２５６４６５号公報に開示されている。しかし、このよ
うに鋼製の柱を木柱の１階部分のみに取り付けると、建
物構造として１階部分の靱性が失われて撓みにくくな
り、このため、地震で揺れた時に２階部分のみが大きく
変形して、木柱が１階と２階との境界部分で破損しやす
い。また、柱の剛性を均一化するために上下層に亘って
木柱に鉄骨を取りけようとすると、構造物のスラブを貫
通させなければならないので、非常に大がかりな改修工
事が必要となる。

【０００６】さらに、鉄骨は重いので耐震性能上不利で
あるばかりか、立ち上げるために大型の建設機械を用い
なければならず、しかも、鉄骨では、その外面に種々の
機器を装着するための突起物等を形成しにくいという欠
点もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、木造
構造物に形成されている大きな開口部を狭めることなく
耐震性を大幅に向上させることができ、しかも、木造構
造物が備える靱性を損なうことがなく、施工が簡単で、
補強ラーメン構成材の断面を様々に加工しやすい耐震補
強構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の耐震補強構造
は、木造構造物の開口部に沿って、アルミニウム合金を
素材とする補強ラーメンを配設して成る。開口部に沿っ
て補強ラーメンを配設したことにより、壁の耐震性能が
高まり、しかも、開口部がほとんど小さくならない。ま
た、補強ラーメンを、比較的柔軟性に富み、軽量なアル
ミニウム合金製としたことにより、木造構造の靱性が維
持され、工事が簡単で済む。

【０００９】次の各構成を採用することができる。補強
ラーメンが、開口部の両側に位置する木柱に沿って配置
した１対の補強柱と、該補強柱の上部間に架設した補強
梁とから成る構成。補強柱は溝形断面を有し、該補強柱
を１対の木柱の相対向する内側面及び内側面に交差する
前後面に被せて、補強柱と木柱とを固着した構成。この
構成により、同じ断面寸法の補強柱であっても、開口部
の内側に突出する幅が少なくて済む。

【００１０】木柱の下端部において、その前後面に切欠
部を形成すると共に、該切欠部にこれと同厚の下部補強
プレートを嵌合固着し、下部補強プレートの下端を基礎
構造に取り付けたベースプレートに固着すると共に、補
強柱を木柱の前後面及び下部補強プレートに接合して、
補強柱の下端を基礎構造に剛接合した構成。この構成に
より、補強ラーメンの柱脚部の剛性が高まる。木柱の切
欠部にこれと同厚の下部補強プレートを嵌合し、その外
面に補強柱を被せたことにより、補強柱の外面に物品取
付等の邪魔になる突起物が形成されない。補強梁を、補
強柱の上端からやや間隔をおいて、且つ、木柱間に架設
された既存梁からやや間隔をおいて下方に架設した構
成。これによれば、補強梁の高さが低く補強ラーメンの
剛性が高まる。

【００１１】補強梁と補強柱とを、該補強梁より上方の
みに突出する接合補強プレートを介して接合した構成。
接合補強プレートが補強梁よりも下方の開口部側に突出
しないため、体裁が良く、開口部が狭まらない。既存梁
と補強梁との間に欄間を設けた構成。これにより、補強
梁上方の剛性を高めることができる。補強ラーメンをラ
グスクリューによって取り付けた構成。ボルト接合に比
べて、荷重が加わらない状態でのすべり変形、いわゆる
「あそび」が無い。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１乃至図３は、既存の木造構造
物１に施工した耐震補強構造を示す。木造構造物１は店
舗付き住宅或いは車庫付き住宅であって、１階の梁間方
向に沿う正面外壁にほぼ全面に亘って開口部２を形成
し、開口部２の周縁に沿ってアルミニウム合金を素材と
する補強ラーメン３を配設してある（図１）。この補強
ラーメン３は、木造構造物１の１階壁の高さ中央から上
の部分であって、且つ、スパンの半分までの重量、すな
わち図のドットで塗りつぶした部分の重量を支えること
になる。

【００１３】補強ラーメン３は、開口部２の両側に位置
する木柱４に沿って配置した１対の補強柱５と、木柱４
間に架設した既存の梁２２の下方において、補強柱５の
上部間に架設した補強梁６とから成る（図２）。補強柱
５は断面溝形であり、１対の木柱４の相対向する内側面
及び内側面に交差する前後面に被せた後、補強柱５の外
面から木柱４の前後面にラグスクリュー１５を打ち込ん
で、木柱４に固着してある（図３）。また、補強柱５の
上端の内側面には、補強梁６の端部が溶接或いはボルト
止めすることにより剛接合してある。

【００１４】上記木造構造物１において、補強ラーメン
３が支えなければならない部分（図１の塗りつぶした部
分）の重量は、建築基準法施行令４６条で定められた木
造建築物の重量に基づいて計算すると、２階建ての場合
で、瓦棒葺き等の軽い屋根とした時は２７８kg／m²，瓦
葺き等の重い屋根とした時は３１７kg／m²であり、３階
建ての場合で、軽い屋根とした時は４４８kg／m²，重い
屋根とした時は４８７kg／m²となる。従って、１階壁に
配置した補強ラーメン３が支えなければならない重量
を、２階建てでは３００〜３５０kg／m²，３階建てでは
４００〜５２５kg／m²と設定する。この重量に基づい
て、標準設計用せん断力係数Ｃ₀＝0.2とした場合の設計
用地震力と、Ｃ₀＝0.１とした場合の地震力を表１に示
す。

【００１５】

【表１】

【００１６】構造物の必要壁量は、変形角１／１２０ra
d.の時の荷重以上の許容せん断耐力を有するように定め
られているので、補強ラーメン３に変形角１／１２０ra
d.における耐力として、最低限表１で示した値があれ
ば、建物の他の部分が発揮する耐力と合わせて耐震構造
上、充分ということなる。上記第１の実施形態における
補強ラーメン３において、補強梁６の高さを２３００m
m，補強柱５間の幅を３６００mm，木柱４を１３４mm角
とし、補強柱５の幅を２００mm，前後奥行きを１５０m
m，板厚を８mmとし、補強梁６の剛性を補強柱５と同じ
とし、その上端部寄りに水平荷重を加えた時、補強柱５
の下端を剛接合した場合と、ピン接合した場合との層間
変形角を図４に示す。

【００１７】このモデルでは、補強柱５に規格寸法のア
ルミ型材を用いたため、木柱４の断面寸法は実際のもの
より大きくなっているが、例え、補強柱５の下端をピン
接合して変形しやすい場合であっても、水平荷重０．６
トンで変形角１／２００rad.であるにすぎず、十分なせ
ん断耐力を有していることがわかる。又、補強柱５を構
成するアルミニウム合金製型材の降伏荷重は４．９６ト
ンであり、この点からも補強ラーメン３は必要な耐力を
備えている。

【００１８】図５は本発明の第２の実施形態を示す。補
強ラーメン３の補強柱５を断面角形にし、補強柱５を木
柱４の内側面に沿って配設して、補強ラーメン３を開口
部２に沿って取り付ける。補強梁６の高さを２３００m
m，補強柱５間の幅を３６００mm，木柱４を１２０mm角
とし、補強柱５の幅を２００mm，前後奥行きを１００m
m，板厚を１０mmとし、補強梁６の剛性を補強柱５と同
じとし、木柱４と補強柱５とを接合金物を用いて完全に
一体化した補強ラーメン３において、その上端部寄りに
水平荷重を加えた時、補強柱５の下端を剛接合した場合
と、ピン接合した場合との層間変形角を図６に示す。ま
た、同様の条件で木柱４と補強柱５とを独立して立設し
た補強ラーメン３において、上端部寄りに水平荷重を加
えた時、補強柱５の下端を剛接合した場合と、ピン接合
した場合との層間変形角を図７に示す。第２の実施形態
に係る補強ラーメン３は、図３に示すものより開口部２
を狭めることになるが、特に木柱４と補強柱５とを一体
化したときは大きな耐力が得られる。

【００１９】図８乃至図１１は本発明の第３の実施形態
を示す。補強梁６は、補強柱５の上端からやや間隔を開
けて、且つ、木柱４間に架設した梁２２からもやや間隔
を開けて下方に架設してある（図８）。補強柱５は第１
の実施形態と同様に断面溝形とし、補強梁６は断面角形
とする（図９及び図１０）。また、補強柱５と補強梁６
とは、補強梁６より上方のみに突出する接合補強プレー
ト７を介して剛接合してある。接合補強プレート７は、
補強柱５の内側面に当接固定される垂直片８と、垂直片
８の下端から張り出して補強梁６の上面に当接固定され
る水平片９と、垂直片８及び水平片９に直交するようそ
の前後縁に沿ってそれぞれ設けられる起立片１０とを備
える。また、垂直片８及び水平片９には、複数のナット
通し孔１１が穿設してある。

【００２０】補強柱５の裏面において、垂直片８及び補
強梁６を接合する部分には当て板１２が重合される。こ
の当て板１２及び補強柱５には、連通するナット通し孔
１１ａ，１１ｂを穿設すると共に、当て板１２の裏面に
はナット通し孔１１ａを囲むようにナット１３を固着し
てある。また、補強柱５の内側面表面には、補強梁６の
端部に挿入される接合ピース１４が取り付けられる。接
合ピース１４は、上下接合ピース１４ａ，１４ｂから成
り、上下接合ピース１４ａ，１４ｂを当接すると一端が
開口する短い角筒形となる。この接合ピース１４の閉塞
端面の上下部にはそれぞれボルト通し孔１１ｃが穿設し
てある。さらに、接合ピース１４の周壁及び補強梁６の
端部には、互いに連通するボルト通し孔１１ｄ，１１ｅ
が穿設してあり、接合ピース１４の内面にはボルト通し
孔１１ｄを囲むようにナット１３’が固着してある。

【００２１】補強柱５と補強梁６とを接合し、補強ラー
メン３を開口部２に沿って取り付けるには、まず、補強
柱５の裏面に当て板１２を固着しておき、この補強柱５
を１対の木柱４の相対向する内側面及び内側面に交差す
る前後面に被せた後、補強柱５の外面から木柱の前後面
にラグスクリュー１５を打ち込んで、補強柱５を木柱４
に固着する。次に、補強柱５の内側面表面において補強
梁６を取り付ける位置に、接合ピース１４の閉塞端面を
あてがい、接合ピース１４のボルト通し孔１１ｃと補強
柱５及び当て板１２のボルト通し孔１１ｂ，１１ａを通
してナット１３にボルト１６を螺入して、接合ピース１
４を補強柱５に取り付ける。次いで、接合ピース１４の
外周に補強梁６の端部をはめ込み、補強梁６及び接合ピ
ース１４の下面のボルト通し孔１１ｅ，１１ｄを通して
ナット１３’にボルト１６を螺入して、補強梁６の下面
を接合ピース１４を介して補強柱５に固着する。

【００２２】最後に、補強柱５の内側面と補強梁６の上
面とで形成される角部に接合補強プレート７を係合さ
せ、接合補強プレート７の垂直片８のボルト通し孔１１
と補強柱５及び当て板１２のボルト通し孔１１ｂ，１１
ａを通してナット１３にボルト１６を螺入し、接合補強
プレート７の水平片９のボルト通し孔１１と補強梁６及
び接合ピース１４の上面のボルト通し孔１１ｅ，１１ｄ
を通してナット１３’にボルト１６を螺入して、補強柱
５と補強梁６の上面とを接合補強プレート７を介して接
合する。なお、接合補強プレート７と補強柱５及び補強
梁６とは、ボルト１６を用いずに溶接で接合することも
できる。補強ラーメン３の下部は、図１１に示すように
木柱４の下端部及び基礎構造に接合してある。

【００２３】木柱４の下端部前後面にそれぞれ一定厚み
の切欠部１７を形成し、切欠部１７にこれと同厚の下部
補強プレート１８を嵌合する。また、各下部補強プレー
ト１８の下端は、それぞれその前後に張り出すベースプ
レート１９の上面端縁に溶接してある。そして、下部補
強プレート１８の外面を覆うように、補強柱５を木柱４
の内側面及び内側面に交差する前後面に被せ、その後、
補強柱５の外面から木柱の前後面にラグスクリュー１５
を打ち込んで木柱４と補強柱５とを固着すると共に、補
強柱５、下部補強プレート１８及び木柱４を貫通するボ
ルト２０によって、補強柱５の下部を下部補強プレート
を介して木柱４の下端部に剛接合する。また、ベースプ
レート１９を土台等の基礎構造の上面にボルト等により
固着して、補強柱５を下部補強プレート１８及びベース
プレート１９を介して基礎構造に剛接合する。

【００２４】図１２は、本発明の第４の実施形態を示
す。梁２２と補強梁６との間に、開閉窓サッシ或いは明
かり取り用の格子を組み込んだ欄間２１を形成する。こ
のように欄間２１を設けると体裁が良く、しかも、補強
ラーメン３の剛性が高くなって変形しにくくなる。

【００２５】図１３は、本発明の第５の実施形態を示
す。補強ラーメン３は、新築の木造構造物１の開口部２
に沿って配置され、補強柱５の上端部間に上記各実施形
態のものと同様にして補強梁６を架設すると共に、補強
柱５の下端部間に下部補強梁２３を架設して構成してあ
る。この補強ラーメン３は、土間コンクリート２４を打
設する前に予め開口部２に沿って取り付けておくので、
下部補強梁２３は土間コンクリート２４の下に埋設され
て邪魔になることはない。

【００２６】なお、上記各実施形態において、木造構造
物１の桁行方向に沿う外壁に開口部を形成し、該開口部
に沿って補強ラーメンを配置することもできる。また、
広い空間を有する木造構造物においては、外壁ではなく
構造物内部の耐力壁部分に形成された開口部に沿って補
強ラーメンを配設することも可能である。さらに、補強
柱５を木柱４に取り付けるのに、ラグスクリュー１５で
はなくボルトを用いることもできるが、ボルト接合する
と初期剛性及び最大許容荷重が大きい反面、ボルト挿通
用の加工孔とボルトとの間の隙間により、荷重が加わら
ない状態で滑りのみが進むいわゆる「あそび」が発生す
るのに対し、ラグスクリュー１５による接合ではこのよ
うな「あそび」が見られない。

【００２７】

【発明の効果】請求項１に記載された構成によれば、開
口部をほとんど狭めることなく、簡単な工事で十分な耐
震性を補強ラーメンによって確保することができ、しか
も、ラーメン構成部材がアルミニウム合金であることに
よって木造構造物の靱性を阻害することがなく、鋼製ラ
ーメンのように靱性がないために各階層の間で木柱が折
れてしまう危険もない。また、押し出し成形によって、
必要に応じて様々な断面の補強ラーメンを簡単に得るこ
とが可能であり、シャッター装着用の溝を構成するフィ
ン等を一体に形成しておくことができる。また、アルミ
ニウム合金であることにより、軽量で取り扱い易い上に
耐食性、耐候性に優れる。

【００２８】請求項２に記載された構成によれば、床面
に沿う横架材を設けないので、既存の木造構造物の開口
部に沿って容易に取り付けることができ、開口部を出入
りする際に邪魔にならない。請求項３に記載の構成によ
れば、木柱を補強柱の溝形断面に嵌め込んで取り付ける
ことができるので、開口部の内側に突出する幅が少なく
て済み、開口部を狭めてしまうことが少ない。補強ラー
メンを後付けで施工することも可能である。請求項４に
記載の構成によれば、補強ラーメンの柱脚部の剛性が高
まって、許容せん断耐力がさらに高まる。

【００２９】請求項５に記載の構成によれば、水平な補
強梁の端部と垂直な補強柱とを補強柱に突き当てた補強
梁の上面側で補強プレートなどを用いて確実に固定し易
い。これにより、補強ラーメン全体の剛性がいっそう大
きくなる。請求項６に記載の構成によれば、接合補強プ
レートによって補強ラーメンの強度が向上し、しかも、
接合補強プレートは補強梁よりも下方へ突出することは
なく、また、多くは欄間にのみこまれてしまうので、開
口部を狭めることがなく、体裁が良い。請求項７に記載
の構成によれば、上方からの荷重に対して補強梁の剛性
が高まり、また、欄間が飾りとなって外観が優れる。請
求項８に記載の構成によれば、荷重が加わらない状態で
のすべりによる変形を防ぐことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る木造構造物の正
面、側面及び平面を示す図

【図２】補強ラーメンの正面図

【図３】木柱及び補強柱の断面図

【図４】第１の実施形態に係る補強ラーメンにおいて、
水平荷重と層間変位角との関係を示す図

【図５】本発明第２の実施形態に係る木柱及び補強柱の
断面図

【図６】同上の補強ラーメンにおいて、木柱と補強柱と
を一体化したときの水平荷重と層間変位角との関係を示
す図

【図７】同上の補強ラーメンにおいて、木柱と補強柱と
を独立させたときの水平荷重と層間変位角との関係を示
す図

【図８】本発明の第３の実施形態に係る補強ラーメンの
正面図

【図９】図８のＡ部の拡大平断面図

【図１０】図８のＣ−Ｃ線断面図

【図１１】図３のＢ部の拡大分解斜視図

【図１２】本発明の第４の実施形態に係る補強ラーメン
の正面図

【図１３】本発明の第５の実施形態に係る木造構造物の
正面から見た断面図

【符号の説明】

１木造構造物２開口部３補強ラーメン４木柱５補強柱６補強梁７接合補強プレート８垂直片９水平片１０起立片１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅボル
ト通し孔１２当て板１３，１３’ ナット１４接合ピース１４ａ上接合ピース１４ｂ下接合ピース１５ラグスクリュー１６ボルト１７切欠部１８下部補強プレート１９ベースプレート２０ボルト２１欄間２２既存梁２３下部補強梁２４土間コンクリート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤弘茨城県つくば市立原１番地 (72)発明者五十田博茨城県つくば市立原１番地 (72)発明者井戸田秀樹愛知県東海市養父町諸ノ木26−３−803 Ｆターム(参考） 2E002 EB12 EC01 FA02 LA00 LA01 LB02 MA11 2E176 AA09 BB28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】木造構造物の開口部に沿って、アルミニ
ウム合金を素材とする補強ラーメンを配設し、木造構造
物に固定してあることを特徴とする耐震補強構造。
【請求項２】前記補強ラーメンが、開口部の両側に位
置する木柱に沿って配置した１対の補強柱と、該補強柱
の上部間に架設した補強梁とから成ることを特徴とする
請求項１に記載の耐震補強構造。
【請求項３】前記補強柱は溝形断面を有し、木柱の内
側面から木柱に嵌め込んで装着し、補強柱と木柱とを固
着したことを特徴とする請求項２に記載の耐震補強構
造。
【請求項４】前記木柱の下端部において、前記前後面
に切欠部を形成すると共に、該切欠部にこれと同厚の下
部補強プレートを嵌合固着し、前記下部補強プレートの
下端を基礎構造に取り付けたベースプレートに固着する
と共に、前記補強柱を前記木柱の前後面及び下部補強プ
レートに接合して、前記補強柱の下端を基礎構造に剛接
合したことを特徴とする請求項３に記載の耐震補強構
造。
【請求項５】前記補強梁を、前記補強柱の上端からや
や間隔をおいて、且つ、木柱間に架設された既存梁から
やや間隔をおいて下方に架設したことを特徴とする請求
項２乃至４のいずれかひとつに記載の耐震補強構造。
【請求項６】前記補強梁と補強柱とを、該補強梁より
上方のみに突出する接合補強プレートを介して接合した
ことを特徴とする請求項５に記載の耐震補強構造。
【請求項７】前記既存梁と補強梁との間に欄間を設け
たことを特徴とする請求項５又は６に記載の耐震補強構
造。
【請求項８】前記補強ラーメンをラグスクリューによ
って木造構造物に取り付けたことを特徴とする請求項１
乃至７のいずれかひとつに記載の耐震補強構造。