JP2005126893A

JP2005126893A - 開口部耐震補強装置

Info

Publication number: JP2005126893A
Application number: JP2003360156A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sugimori; 真一杉森; Ichiro Iwama; 一朗岩間
Original assignee: Sankyo Aluminium Industry Co Ltd
Current assignee: Sankyo Aluminium Industry Co Ltd
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】施工性の良い開口部耐震補強装置を提供する。
【解決手段】左右の柱２、２に各々固定する左右のベース材３、３と、左右のベース材３、３に各々固定する左右の取付材４、４と、左右の柱２、２間にＸ字状に配置するブレス材５、５とを備え、ブレス材５は両端部を左右の取付材４、４に室内外方向に配置した固着具７２で固定するとともに、Ｘ字状に配置するブレス材５、５の一方と他方とは交叉位置を室内外方向に配置した固着具７３で固定してあり、取付材４は左右方向のベース材３側に開口する呑み込み溝４１を有してベース材３の一方側を呑み込むとともに、ベース材３と取付材４との間には左右方向の位置調整空間を有し、位置調整した取付材４とベース材３とは室内外方向に配置した固着具７１で固定してあり、左右のベース材３、３及び左右の取付材４、４はブレス材５、５、・・・のみで連続している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば木造住宅軸組み工法などにおいて耐震性を向上させるために開口部に組み込む開口部耐震補強装置に関するものである。

従来、上記した開口部耐震補強装置として、軸心のずれに伴う偏心荷重を低減する為に耐力壁の構成材を軸組の見込面内に設置する方法（真壁納まり）が通常用いられ、例えば特許文献１では補強杆をＸ字状に取り付け増強した補強フレームを開口部の外側壁面または開口部の内周面に一体に固定して総体的な壁量を増加させることによって地震発生時の変形を抑えるようにしているものが開示されている。また、特許文献２では小断面中間部材の両端に大断面側方部材を直列に連設して中空部材内に嵌挿した制震用筋交い部材が開示されている。
特開２００２−２７６０５０号公報実開平５−５７１１０号公報

ところが、上記した従来の開口部耐震補強装置では、例えば特許文献１の補強フレームを用いる場合、補強フレームを開口部の外側壁面に一体に固定するものであるから、軸組み構造に対応した取付寸法の微調整が困難で施工性に難があるという問題点があり、一方、例えば特許文献２の制震用筋交い部材では軸組み構造に適用するには特許文献１と同様に寸法の微調整が困難で施工性に難があるという問題点と同時に、筋交い部材は全長にわたって中空部材で覆われているために２本の筋交い部材同士を交叉して配置することが困難であるという問題があり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。

請求項１に記載の発明は、左右の柱に各々固定する左右のベース材と、左右のベース材に各々固定する左右の取付材と、左右の取付材にＸ字に架設するブレス材とを備え、ブレス材は室内外方向に配置した固着具で端部を取付材に固定してあり、取付材とベース材とは左右方向の位置調整自在に室内外方向に重合して固着具で固定してあり、左右のベース材及び左右の取付材はブレス材のみで連続している構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

請求項２に記載の発明は上記した請求項１の構成に加えて、Ｘ字に交叉するブレス材同士は交叉位置を室内外方向に配置した固着具で固定してある構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

請求項３に記載の発明は上記した請求項１または請求項２の構成に加えて、ベース材及び取付材の一方の部材は左右方向の他方側に開口する呑み込み溝を有して他方の部材の一方側を呑み込むとともに、一方の部材と他方の部材との間には左右方向の位置調整空間を設けてある構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

請求項４に記載の発明は上記した請求項１〜請求項３のいずれかの構成に加えて、ブレス材は長手方向の一部に断面積の小さい部分を有し、この部分に自己の座屈を防止するための補強材を取り付けてある構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

本発明の請求項１に係わる開口部耐震補強装置において、左右のベース材及び左右の取付材はブレス材のみで連続しており、そして、取付材とベース材とは互いに左右方向の位置調整自在に固定しているので、軸組み構造体において通常必要とされる水平部材の寸法調整が不要となり、左右の柱間隔が多少ばらついても取付材のベース材への固定位置を調整することによってブレス材の左右の柱間への取り付け固定位置を容易に調整することができ、加えて各部材間の取り付け固定は固着具を使って固定するだけなので施工も容易になる。

本発明の請求項２に係わる開口部耐震補強装置において、左右の取付材にＸ字に交叉して架設するブレス材は交叉位置を室内外方向に配置した固着具で固定してあるので、請求項１の効果に加えて、左右の柱間の面外方向の捩れ力にも抵抗できる。

本発明の請求項３に係わる開口部耐震補強装置においては、地震発生時などに際して軸組み構造体が左右方向の層間変位を受けたときに、ブレス材を介してベース材と取付材との間に左右方向のストレスが発生することとなるが、ベース材と取付材とはいずれか一方の部材に設けた呑み込み溝に他方の部材の一方側を呑み込んで固定してあるから、このような力を受けたときにも互いに室内外方向に屈曲変形することがなくこれを受け止め、従って請求項１または請求項２の効果に加えて、より一層確実にブレス材の補強効果を発揮させ得るものである。

本発明の請求項４に係わる開口部耐震補強装置においてブレス材は断面積を小さくした部分に自己の座屈を防止するための補強材を取り付けてあるから、上記した請求項１〜請求項３のいずれかの効果に加えて、補強材に支持された断面積の小さい部分が軸組み構造体の左右方向の層間変位による強い圧縮荷重を受けた場合に塑性変形することによってこの力を吸収し、より大きな層間変位力にも耐えることができるようになるものである。

本発明に係わる開口部耐震補強装置において、固着具には、各種の市販のボルト・ナットなどが適宜用いられる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の第一実施形態の開口部耐震補強装置１を軸組み柱２、２間に取り付けた状態の正面図及び横断面図を表わしている。図２は図１の横断面図に示したＡ部及びＢ部を拡大して柱２とベース材３と取付材４とＸ字状に交叉して配置したブレス材５、５との取り付け固定状態を表わしている。図３は図1の正面図に示したブレス材５のＣ部を拡大してブレス材５及びブレス材５に設けた小断面積部５１に取り付けてある補強材６の詳細を表わしている。

図１に示す如く、本発明の第一実施形態の開口部耐震補強装置１は左右の柱２、２と上梁８Ａ及び下梁８Ｂとを軸組みして固定金具９１、９２及び９３、９４で固定した木造軸組み構造体に取り付けたものであり、左右の柱２、２に固定ねじ９５、９５、・・・で各々固定した左右のベース材３、３と左右のベース材３、３に各々固定する左右の取付材４、４と、左右の柱２、２間にＸ字状に配置したブレス材５、５とを備えており、この第一実施形態の開口部耐震補強装置１の場合はこのように備えたブレス材５、５を左右の柱２、２間で上梁８Ａ及び下梁８Ｂの間に３組固定した場合を示している。ここで用いているベース材３及び取付材４は上下端部に上梁８Ａ及び下梁８Ｂとの間で隙間を設けた長さの長尺形材である。

以下の説明では図１のＡ部及びＢ部を拡大した図２を用いて左方のベース材３及び取付材４について詳述するが、右方のベース材３及び取付材４の構成については以下の説明の「右方」を「左方」に、「左方」を「右方」に読み替えれば全く同様であるので説明を省略する。図１及び図２に示す如く、左方のベース材３は基部３２を左方の柱２に複数の固定ねじ９５、９５、・・・で固定するとともに、右方に突出する突出部３１を有している。左方の取付材４は左方に開口する呑み込み溝４１と右方に突出するブレス材固定部４４を有している。呑み込み溝４１はベース材３の突出部３１を呑み込むとともに、取付材４の呑み込み溝４１の底部とベース材３の突出部３１の先端部との間には左右方向の位置調整空間４２を有し、ベース材３の基部３２と取付材４の呑み込み溝４１の開口端部との間には左右方向の位置調整空間４３を有しており、位置調整した取付材４とベース材３とは室内外方向に配置した固着具７１で固定してある。

ブレス材５は左方端部を取付材４のブレス材固定部４４に室内外方向に配置した固着具７２で固定してあり、且つ、Ｘ字状に配置したブレス材５、５の一方と他方とは交叉位置を室内外方向に配置した固着具７３で、間にスペーサー７３ａを挟んで固定してある。尚、図1および図２の断面図においては交叉位置近辺（Ｂ部）を除いて一方のブレス材５のみを表記し、他方のブレス材の表記を省略したが、これは図面の重複部分を省略して紛れを無くす為にこのようにしたものであり、実際は、他方のブレス材５の端部も取付材４のブレス材固定部４４に同様に固定してあって、スペーサー７３ａはブレス材固定部４４と同一の厚みに設けてあり、一方のブレス材５と他方のブレス材５とはブレス材固定部４４の互いに反対側面に各々当接して固着具７２で固定してある。

本発明の開口部補強装置１は上記した構造によって地震発生時などに木造軸組み構造体の上梁８Ａと下梁８Ｂとの間に発生する左右方向の層間変位力に対応し、Ｘ字状に配置したブレス材５、５によって左右の柱２、２にかかる左右方向の変形力に抵抗できるようにしたものである。そしてこのとき、ブレス材５を介してベース材３と取付材４との間に左右方向の圧縮力または引張り力が発生することとなるが、ベース材３と取付材４とは取付材４に設けた呑み込み溝４１にベース材３の突出部３１を呑み込んで固定してあるから、このような力を受けたときにも互いに室内外方向に屈曲することなく、これを受け止めることによってより確実にブレス材の補強効果を発揮させ得るものである。さらに加えて、ブレス材５、５の交叉位置を固着具７３で固定してあるから、左右方向の変形力のみでなく、室内外方向のねじれ力にも抵抗できることとなって、左右の柱２、２、上梁８Ａ及び下梁８Ｂからなる木造軸組み構造体をより強固に補強しているものである。さらに、第一実施形態の開口部補強装置１において、ブレス材５は以下に説明する構造を有してこの補強効果をより一層確実なものとしている。

この第一実施形態の開口部補強装置１に使用しているブレス材５は図３のＤ−Ｄ線断面図に示すように三連の中空部を有する断面外形略直方形の断面形状をしており、且つ、中間の中空部５ａの外面部を凹ませて薄肉部とした形材を用いている。Ｘ字状に配置したブレス材５、５は交叉位置の両側で両端部に近い中間部に各々中間の中空部５ａのみを残し両端の中空部を切除する部分カット加工を施した小断面積部５１を設けてある。補強材６は２つの補強部材６ａ、６ｂを組み合わせて固着具７４で固定し、図３のＥ−Ｅ線断面図に示す如くこの小断面積部５１の周囲を覆って補強するものである。そして、この補強材６は長さがブレス材５を部分カット加工して設けた小断面積部の長さよりやや短く、断面外周はブレス材の部分カット加工前の外周と略同一の直方形に設けてある。

軸組み構造体の上梁８Ａと下梁８Ｂとの間に左右方向の層間変位力が発生するとＸ字状に配置した一方のブレス材５には引張り力が作用し、他方のブレス材５には圧縮力が作用することとなり、これらの作用の影響はブレス材の耐力を超える大きな層間変位力を受けたときに一方のブレス材５の小断面積部５１が延びて破断に至る方向に働き、他方のブレス材５の小断面積部５１が圧縮されて座屈変形に至る方向に働くが、上記した通りに設けた補強材６は、ブレス材５の小断面積部５１のほぼ全周を覆っており、且つ、補強材６の断面外形はブレス材５の部分カット加工前の外形と略同一に設けてあるから、ブレス材５の両端からブレス材５を強く圧縮する力が加わると小断面積部５１が圧縮されて座屈しようとしても補強材６が小断面積部５１の座屈変形を抑制する働きをするとともに、小断面積部５１が圧縮されても補強材６の長手方向の端面がブレス材５の部分カットした端面に当接してそれ以上は縮まないこととなるので、軸組み構造体の上梁８Ａと下梁８Ｂとの間に大きな層間変位力が発生しても小断面積部５１のわずかな塑性変形によってより大きな層間変位力をも吸収して耐えうるようになっているものである。また、第一実施形態においては小断面積部５１及び補強材６を各ブレス材５の両端部近くに２ヶ所設けてあるから、上梁８Ａと下梁８Ｂとの間に大きな層間変位力が発生していずれか一方、より弱い方の小断面積部５１が破断または座屈変形しても、この一方側の座屈変形による層間変位力の吸収によってもう一方の小断面積部５１は破断または座屈変形を免れるので、より一層大きな層間変位力をも吸収して耐えうることとなっているものである。

以下に、上記した本発明の第一実施形態の開口部耐震補強装置１の施工手順を説明する。ブレス材５の小断面積部５１の部分カット加工及び補強材６の取り付けや両端部の取付材への取り付け用のボルト孔７２ａ及び中間部のブレス材同士の固着具止め用のボルト孔５Ａの孔明け加工は予め工場出荷時に済ませてある。ベース材３を柱２に取り付け固定するための複数のねじ孔及びベース材３の突出部３１に取付材４の呑み込み溝４１を固定するための呑み込み溝４１を挿通する複数のボルト孔４１Ａの孔明け加工も予め工場出荷時に済ませておく。一方、ベース材３の突出部３１に取付材４の呑み込み溝４１を固着具７１で固定するための突出部３１への孔明け加工は現地施工時に現物合わせ後に行うので孔明けをしてない状態で工場出荷される。

現地での施工は始めに、左右の柱２、２と上梁８Ａ及び下梁８Ｂとを軸組みして固定金具９１、９２及び９３、９４で固定した木造軸組み構造体の左右の柱２、２の所定位置にに左右のベース材３、３を複数の固定ねじ９５、９５、・・・で固定する。次に、ベース材３の突出部３１に取付材４の呑み込み溝４１を合わせて呑みこませ、適宜位置に合せたうえで呑み込み溝４１に設けてある複数のボルト孔４１Ａの内の１ヶ所の位置に合わせて１ヶ所のみ、図示しないが、突出部３１に仮止め用のボルト孔３１ａを孔明けし、固着具７１でベース材３と取付材４とを仮止めしておく。尚このとき、仮止めするためのボルト孔３１ａの孔明け位置は取付材４に設けてあるブレス材５を固定するためのボルト孔４４Ａの位置からできるだけ離れた位置を選択することが望ましい。これは、最終的に仮止め用のボルト孔３１ａが明け直されて長孔となった場合でもブレス材５からの力が直接にはこのボルト孔３１ａにはかからないようにするためである。その上で、ブレス材５の両端部に設けたボルト孔７２Ａ、７２Ａを左右の取付材４、４のブレス材固定部４４、４４に設けたボルト孔４４Ａ、４４Ａに位置合わせしてブレス材５を左右の取付材４、４に固着具７２、７２、・・・で固定する。Ｘ字状に配置するもう一方のブレス材５もブレス材固定部４４の反対面側に同様に固定する。次にＸ字状に配置したブレス材５、５の交叉位置でブレス材５、５の隙間にスペーサー７３ａを挟み込み、ボルト孔５Ａ、５Ａを通して固着具７３で交叉位置を固定する。同様に残るブレス材５、５、・・・も左右の取付材４、４間に固定する。尚、この間に左右のベース材３と取付材４とを仮止めしてあった各１ヶ所のボルト孔４１Ａとボルト孔３１ａとの間には歪みが生じてくるので左右のベース材３と取付材４とを仮止めしておいた固着具７１、７１の内の一方は適当なタイミングで一旦取り外してフリーの状態にしておく。

以上の取り付け作業によって左右の取付材４、４同士は交叉して配置したブレス材５、５、・・・のみで連結固定してあり、左右の柱２、２と上梁８Ａ及び下梁８Ｂとを軸組みして固定金具９１、９２及び９３、９４で固定した木造軸組み構造体及び左右のベース材３、３に対しては１ヶ所の仮止め用のボルト孔３１ａとボルト孔４１Ａとのみが固定されていて、ここを中心に自在に動かせる状態となっているので、ここで最終的に左右のベース材３に対する取付材４の固定位置を決めて、予め工場出荷時に明けてあった呑み込み溝４１を挿通するボルト孔４１Ａ、４１Ａ、・・・の位置に合わせて突出部３１にボルト孔３１Ａ、３１Ａ、・・・を現地穴明けして、両者を固着具７１、７１、・・・で固定し、本発明の第一実施形態の開口部耐震補強装置１の取り付け施工を完了する。尚、上記した実施形態において、ベース材３と取付材４とは始めに仮止め用のボルト孔３１Ａを１ヶ所適宜位置に孔明けして仮止めする方法を取ったが、現場施工をより容易にするにはこの仮止め用のボルト孔３１Ａだけは１ヶ所左右方向の長孔として予め工場出荷前に加工してあってもよい。

本発明の第一実施形態の開口部耐震補強装置１は上記した通りの構成及び施工方法によって取り付け施工するものであるから、左右の柱２、２と上梁８Ａ及び下梁８Ｂとを軸組みした木造軸組み構造体の柱間隔の多少の組み立て誤差は寸法調整なしに突出部３１と呑み込み溝４１との間で容易に吸収することが可能であり、従って施工も容易であるという効果を有する。また、突出部３１に設けるボルト孔３１Ａは現場合わせであるから、一旦固着具７１で固定したらベース材３と取付材４との左右方向の位置関係は完全に固定されるので、上梁８Ａと下梁８Ｂとの間に大きな層間変位力が生じてもらベース材３と取付材４とは位置ズレすることなく、変位力が直接ブレス材５に作用してブレス材５が変位抵抗力を発揮することができるものである。

次に、本発明の第二実施形態の開口部耐震補強装置１について簡単に説明するが、第二実施形態の開口部耐震補強装置１の構成及び施工手順は第一実施形態のものと比較すると取付材４の形態が異なるだけなのでこれ以外の部分についての説明は省略する。図４は図２のＡ部と同様の配置における第二実施形態の開口部耐震装置１の柱２とベース材３と取付材４とブレス材５との取り付け固定状態を表わしている。第二実施形態の取付材４は第一実施形態の取付材４に設けてあった呑み込み溝４１を有しておらず、略平板状の部材を用いてベース材３側を左右方向の位置調整自在にベース材３に重合して固定するベース材固定部４５としてある。上記した第一実施形態の場合と同様にベース材３、３を左右の柱２、２に固定し、左右の取付材４、４のベース材固定部４５、４５をベース材３、３の突出部３１、３１の適宜位置に重合して各１ヶ所のみベース材３、３に仮止め後、交叉して配置するブレス材５、５、・・・を左右の取付材４、４に連結固定して取付材４のベース材３への取付固定位置を最終的に確定した後、取付材４のベース材固定部４５に設けてあるボルト孔４５Ａ、４５Ａ、・・・の位置に合わせてベース材３の突出部３１にボルト孔３１Ａ、３１Ａ、・・・を現地孔明けして固着具７１、７１、・・・で固定するものである。

第二実施形態の開口部耐震装置１は上記した通りに設けてあるから取付材４の形状が単純であり材料費が節減できるという特有の効果を有するが、一方では取付材４とベース材３とが互いに片面同士を重合して固着しているだけであるから、第一実施形態の開口部耐震装置１に比較して強い引張り力または圧縮力を受けたときに室内外方向への屈曲変形を起こし易いという弱点をも有するので、ベース材３と取付材４との固定方法は要求される強度レベルに対応して適宜選択すればよい。

次に、本発明の第三実施形態の開口部耐震補強装置１について簡単に説明するが、第三実施形態の開口部耐震補強装置１の構成及び施工手順は第一実施形態のものと比較するとベース材３の形態が異なるだけなのでこれ以外の部分についての説明は省略する。図５は図２のＡ部と同様の配置における第三実施形態の開口部耐震装置１の柱２とベース材３と取付材４とブレス材５との取り付け固定状態を表わしている。上記した第一実施形態および第二実施形態の各開口部耐震補強装置１はいずれも左右の柱２、２間に設けたものであったが、これに対して第三実施形態の開口部耐震補強装置１は図５に示す通り左右の柱２、２の室内側面にベース材３の基部３２を固定ねじ９５で固定したものである。ベース材３の取付材４側は取付材固定部３３としてあり、取付材４の呑み込み溝４１に取付材固定部３３を呑み込ませてあり、上記した第一実施形態および第二実施形態の場合と同様にベース材３、３を左右の柱２、２に固定し、左右の取付材４、４の呑み込み溝４１、４１にベース材３、３の取付材固定部３３、３３を呑みこませて適宜位置に各１ヶ所のみベース材３、３と取付材４、４とを仮止め後、交叉して配置するブレス材５、５、・・・を左右の取付材４、４に連結固定して取付材４のベース材３への取付固定位置を最終的に確定した後、取付材４の呑み込み溝４１に設けてあるボルト孔４１Ａ、４１Ａ、・・・の位置に合わせてベース材３の取付材固定部３３にボルト孔３３Ａ、３３Ａ、・・・を現地孔明けして固着具７１、７１、・・・で固定するものである。

第三実施形態の開口部耐震装置１は上記した通りに設けてあるから、第一実施形態の開口部耐震装置１と同様の効果に加えて、例えば構造的に柱２、２間に耐震補強材を取り付けることができないような場合にも上記した形態で耐震補強を行うことが可能になるという効果をも有するものである。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、請求項３におけるベース材と取付材との連結構造については、例えば上記した第一実施形態および第三実施形態の開口部耐震補強装置１では呑み込み溝４１を取付材４に設け、ベース材３の突出部３１或いは取付材固定部３３を呑み込ませて固定する構成としたが、呑み込み溝をベース材に設け、取付材の一端を呑み込ませて固定する構成であっても良い。また、その他の取付材とベース材との連結構造、或いは、柱へのベース材の固定構造、取付材とブレス材との固定構造やベース材、取付材及びブレス材の形状及び取り付け施工の手順はいずれも上記した実施形態に限定されるものではない。

請求項４の開口部耐震補強装置１において、上記した各実施形態ではブレス材５に設けた小断面積部５１及び補強材６を両端に近い２ヶ所に設けた場合を例示したが、小断面積部及び補強材は一本のブレス材に最低１ヶ所以上設けてあれば良い。ブレス材の形状及び小断面積部の形状・配置、また補強材の形状及び取り付け固定方法はいずれも上記した実施形態に限定されるものではない。

第一実施形態の開口部耐震補強装置の取り付け状態全体説明図である。図１に示した第一実施形態の開口部耐震補強装置のＡ部（柱とベース材、取付材の連結固定部）及びＢ部（ブレス材の交叉位置）を拡大した説明図である。図１に示した第一実施形態の開口部耐震補強装置のＣ部（ブレス材の端部および小断面積部）を拡大した詳細説明図である。第二実施形態の開口部耐震補強装置の柱とベース材、取付材の連結固定部及ブレス材の交叉位置を拡大した説明図である。第三実施形態の開口部耐震補強装置の柱とベース材、取付材の連結固定部及ブレス材の交叉位置を拡大した説明図である。

符号の説明

１開口部耐震補強装置
２柱
３ベース材
３１突出部
４取付材
４１呑み込み溝
４２位置調整空間
５ブレス材
５１小断面積部
６補強材
７１、７２、７３、７４固着具

Claims

左右の柱に各々固定する左右のベース材と、左右のベース材に各々固定する左右の取付材と、左右の取付材にＸ字に架設するブレス材とを備え、
ブレス材は室内外方向に配置した固着具で端部を取付材に固定してあり、
取付材とベース材とは左右方向の位置調整自在に室内外方向に重合して固着具で固定してあり、
左右のベース材及び左右の取付材はブレス材のみで連続していることを特徴とする開口部耐震補強装置。
Ｘ字に交叉するブレス材同士は交叉位置を室内外方向に配置した固着具で固定してあることを特徴とする請求項１に記載の開口部耐震補強装置。
ベース材及び取付材の一方の部材は左右方向の他方側に開口する呑み込み溝を有して他方の部材の一方側を呑み込むとともに、一方の部材と他方の部材との間には左右方向の位置調整空間を設けてあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開口部耐震補強装置。
ブレス材は長手方向の一部に断面積の小さい部分を有し、この部分に自己の座屈を防止するための補強材を取り付けてあることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の開口部耐震補強装置。