JP2005171646A - 建築物の筋交い構造 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば住宅等の建築物、特に木造建築の筋交い構造に係り、地震などが発生した際に振動エネルギーを良好に吸収して建築物の耐久性や安定性を向上させることのできる建築物の筋交い構造を提供する。
【解決手段】建築物の隣り合う柱間または／および横材間に傾斜させて配設される筋交いＢを、少なくとも中空管状の筋交い本体１と、振動吸収体として塑性変形可能な金属を用いた振動エネルギー吸収機構２と、伸縮可能な長さ調整機構３とで構成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は住宅等の建築物、特に木造建築の筋交い構造に関するものである。

従来、例えば住宅等の建築物、特に木造建築の筋交い構造としては、隣りう柱間、もしくは梁材や桁材または土台等の横材間に斜めに木材を渡すのが一般的であった。しかしながら、地震などの外部エネルギーに対抗するには、木材では必ずしも充分ではなく、例えば棒鋼などからなる金属製の筋交いを２本交差させて配置することも行われている。また更に耐震性能を向上させるため、もしくは柔構造である木造建築を守るという観点から制振材を筋交いの間に入れることを特徴とする筋交い構造が多数提案されている。

例えば、下記特許文献１においては、木造用の筋交いにテンション調整手段および弾性体からなる免震手段を介設したものが提案されている。これは免震手段である弾性体のテンションを、テンション調整機構で調整しようという方法であるが、この方法では圧縮には抗することができず、また筋交いは必ず１対となる２本が必要となり、しかも２本の筋交いのテンション調整を同時に最適値に合わせなければならないという不具合がある。

また下記特許文献２においては、剛体よりなる木造用の筋交いの内部にコイルスプリングからなるダンパーを配設した構成が開示されている。これは圧縮にも対応できるため筋交いは１つの箇所に１本で良く設置後の調整は楽であるが、振動減衰材にコイルスプリングを使用しているため、そのばね力によって、いつまでも揺れが収まらない、また経年劣化で振動減衰性能が大幅に低下する等の問題があった。

特開平９−１１１８７５号公報 特開平９−３１７００５号公報

本発明は上記従来の問題点に鑑みて提案したもので、地震などが発生した際に振動エネルギーを良好に吸収して建築物の耐久性や安定性を向上させることのできる建築物の筋交い構造を提供することを目的とする。

本発明による建築物の筋交い構造は、建築物の隣り合う柱間または／および横材間に傾斜させて配設される筋交いを、少なくとも中空管状の筋交い本体と、振動吸収体として塑性変形可能な金属を用いた振動エネルギー吸収機構と、伸縮可能な長さ調整機構とで構成したことを特徴とする。

上記の振動エネルギー吸収機構としては、例えば筒状のシリンダ内に進退ロッドを同心状に且つ軸線方向に相対移動可能に設け、そのシリンダ内の進退ロッドの周囲に、塑性変形可能な金属よりなる振動吸収体を収容配置すると共に、上記進退ロッドの外周面に抵抗突起を設け、その抵抗突起が振動発生時に上記振動吸収体内を相対移動することによって該振動吸収体が塑性変形して振動エネルギーを吸収するように構成してなるものを用いることができる。

上記のように筋交いに、振動吸収体として塑性変形可能な金属を用いた振動エネルギー吸収機構を設けたことによって、振動エネルギーを効率よく吸収することが可能となり、建築物の耐久性や安定性を向上させることができる。

以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。図１は本発明による筋交い構造の一実施形態を示す正面図、図２は筋交いの構成説明図である。

本実施形態は住宅等の木造建築に適用したもので、木造軸組Ａにおける隣り合う柱Ｐ１・Ｐ２間で且つ土台Ｆ１と梁材Ｆ２との間に筋交いＢを設けた例を示す。特に図の場合は筋交いＢを、柱Ｐ１と土台Ｆ１との角部から柱Ｐ２と梁材Ｆ２との角部に向かって傾斜させて設けたものである。その筋交いＢは、本実施形態においては筋交い本体１と、その筋交い本体１の下側に連結した振動エネルギー吸収機構２と、上記筋交い本体１の上側に設けた長さ調整機構３等で構成され、その筋交いＢの両端部を取付金具４を介して上記の各角部に取付けた構成である。

筋交い本体１は、本実施形態においては図２に示すように鋼管等の中空の金属管材で形成され、その両端部１ａ・１ａを縮径絞り加工して、その各端部内周面に形成した雌ねじ穴内に、後述する雄ねじ付きの進退ロッドや接続ボルトを介して前記の振動エネルギー吸収機構２や長さ調整機構３を連結する構成である。

振動エネルギー吸収機構２は、図３に示すように筒状の金属製シリンダ２０内に進退ロッド２１を同心状に且つ軸線方向に相対移動可能に設け、そのシリンダ２０内における進退ロッド２１の周囲に、塑性変形可能な鉛等の金属よりなる振動吸収体２３を収容配置すると共に、上記進退ロッド２１の外周面に突起状の抵抗体２２を一体的に設け、その抵抗体２２が振動発生時に上記振動吸収体２３内を相対移動することによって該振動吸収体２３が塑性変形して振動エネルギーを吸収する構成である。

図３において、２４，２５は上記シリンダ２０の両端部を閉塞するキャップ、２６は上記シリンダ２０内の進退ロッド２１の周囲に収容配置した振動吸収体２３が移動するのを防止するストッパで、そのストッパ２６とキャップ２５はリング状に形成され、その内穴内に上記進退ロッド２１がシリンダ２０と同心状に且つ軸線方向に相対移動可能に保持されている。その進退ロッド２１の一端には、雄ねじ２１ａが形成され、その雄ねじ２１ａを筋交い本体１の端部に形成した後述する雌ねじ孔にねじ込むことによって上記振動エネルギー吸収機構２と筋交い本体１とが一体的に連結されている。図中、２７は上記キャップ２４に一体的に設けた連結ロッドで、その連結ロッド２７を介して上記振動エネルギー吸収機構２の下端に取付金具４を連結する構成である。

その取付金具４は、本実施形態においては、図１および図５に示すように前記角部に当接する断面Ｌ字形の基板４０の幅方向（図５（ｂ）で左右方向）両側に略三角形状の一対の補強板４１・４１を一体的に設けた構成であり、上記基板４０に形成した複数個の貫通孔（不図示）に木ねじ等を挿通して図１に示すように柱Ｐ１と土台Ｆ１との角部に取付ける構成である。

上記各補強板４１には貫通孔４１ａが形成され、その貫通孔４１ａに挿通した連結軸４２に前記の連結ロッド２７を連結固定した構成である。上記貫通孔４１ａは、本実施形態においては上記連結軸４２の外径よりも大きく形成され、それによって上記連結ロッド２７ひいては筋交いＢ全体が取付金具４に対して首振り可能であり、例えば取付時の位置ずれや芯ずれ若しくは図１で前後方向の振動等を許容することができる。なお、上記の貫通孔４１ａは連結軸４２と略同径とし、連結ロッド２７の連結軸４２の挿通孔を連結軸４２よりも大きくする、或いは上記貫通孔４１ａと連結ロッド２７の連結軸挿通孔の両方を連結軸４２よりも大きくするようにしてもよい。また上記連結ロッド２７と左右の補強板４１・４１との間の連結軸４２の周面には、ゴム等よりなるリング状の弾性体４３が介在され、それによって上記連結ロッド２７のガタツキを防止すると共に、首振り時に異音等が発生するのが防止される。

一方、前記の長さ調整機構３として本実施形態においてはターンバックルを用いたもので、筒状のターンバックル本体３０の両端部を、前記の筋交い本体１と同様に縮径絞り加工して各端部内周面に雌ねじ穴を形成し、その各雌ねじ穴に接続ボルト３１、３２を連結した構成である。上記のようにターンバックル本体３０や筋交い本体１を構成する金属管材を縮径絞り加工すると、その部分の肉厚が増し、比較的肉厚の薄い素材管でも容易に雌ねじを形成することができる。また上記のような雌ねじを設けるために、例えば管材の端部に雌ねじ部材やナット等を溶接する場合に比べ容易・安価に製作できる。

上記ターンバックル本体３０の下部は、上記接続ボルト３１を介して筋交い本体１に連結され、ターンバックル本体３０の上部は接続ボルト３２を介して上側の取付金具４に連結されている。その上側の取付金具４は前記の下側の取付金具４と同様に構成され、前記と同様に図に省略したねじ等で柱Ｐ２と梁材Ｆ２との角部に取付ける構成である。また上記接続ボルト３２と取付金具４との連結構造は前記連結ロッド２７と前記下側の取付金具４との連結構造と略同様に形成され、また前記と同様に変更可能である。

さらに上記両接続ボルト３１、３２のねじ方向は互いに反対方向、すなわち一方を右ねじ、他方を左ねじとし、それに螺合するターンバックル本体３０の両端部の雌ねじも同様に形成されている。それによってターンバックル本体３０をいずれか一方向に回動すると、両接続ボルト３１、３２が互いに近づいて筋交いＢの長さが短くなり、それと反対方向に回動すると、両接続ボルト３１、３２が互いに離れる方向に移動して筋交いＢの長さが長くなる構成である。

上記のように構成された筋交い構造を、前記図１に示すような木造建築の軸組Ａに組み付けるに当たっては、その手順等は適宜であるが、柱Ｐ１と土台Ｆ１との角部および柱Ｐ２と梁材Ｆ２との角部にそれぞれ図１に示すように前記取付金具４を図に省略した木ねじ等で取付け、その両取付金具４・４間に振動エネルギー吸収機構２と筋交い本体１および長さ調整機構３を下から順に連結してなる筋交いＢを仮組する。次いで、長さ調整機構３としてのターンバックル本体３０を回動して筋交いＢ全体の長さ寸法を調整すると共に、筋交いＢに適度な張力を付与する。

上記のようにして本発明による筋交い構造を組付けた木造建築が、例えば地震等で図１において左右方向に揺れると、筋交いＢには、その全体長さを引き延ばしたり押し縮めるような力が作用する。すると、振動エネルギー吸収機構２の進退ロッド２１がシリンダ２０に対して伸縮する方向に変位し、進退ロッド２１の外周面に設けた抵抗体２２が振動吸収体２３内を相対移動する。それによって該振動吸収体２３が塑性変形して振動エネルギーを吸収することができるものである。

また上記実施形態のように前記各取付金具４に対して連結ロッド２７や接続ボルト３２を首振り可能に連結すると、例えば取付時の位置ずれや芯ずれ若しくは製作誤差等を吸収することができる。また筋交いＢの配置面、すなわち筋交いＢの傾斜方向を含む面と交差する方向、例えば図１において図の面と直角方向に振動が作用した場合にも、その方向の筋交いＢの変位が許容され、例えば取付金具４との連結部が変形したり、破損するのを未然に防止することもできる。

なお前記図５に示す取付金具４は、断面Ｌ字形の基板４０の幅方向（図５（ｂ）で左右方向）両側に略三角形状の一対の補強板４１・４１を一体的に設けた構成であるが、図６に示すように断面Ｌ字形の基板４０の幅方向中央部に補強板４１を一体的に設けた構成としてもよい。その場合、上記取付金具４に連結する連結ロッド２７は、図のように端部を二股２７ａ・２７ａに形成して、その間に上記補強板４１を位置させると共に、それらに前記と同様の連結軸４２を貫通させて連結すればよい。

また、その場合にも上記補強板４１または上記二股部２７ａ・２７ａもしくはその両方に形成される連結軸４２の貫通孔を連結軸４２の外径よりも大きく形成することによって上記連結ロッド２７を取付金具４に対して首振り可能に構成すると共に、上記補強板４１とその両側に位置する上記二股部間に前記と同様のゴム等よりなるリング状の弾性体４３を介在させれば、前記と同様の効果が得られる。

さらに、上記のような首振り可能な構成や弾性体４３を設ける代わりに若しくは設けた上で、上記連結ロッド２７や接続ボルト３２の途中に図７（ａ）に示すような弾性体２８や同図（ｂ）のような球関節継手２９を介在させてもよく、そのようにすると、取付時の位置ずれや芯ずれ及び製作誤差、並びに振動時に筋交いＢが伸縮する方向以外の方向への変位を許容して筋交いＢが変形したり破損するのを更に確実に防止することが可能となる。上記図６および図７に示すような変更は、前記の上側の取付金具４と接続ボルト３２についてもほぼ同様に適用可能である。

また上記実施形態は、長さ調整機構３としてターンバックルを用いたが、例えば図８に示すように管体３５と、それに伸縮自在に嵌合する棒状体３６または管体とで構成し、上記管体３５の外周に巻き付けた固定用バンド３７で所望の伸縮状態に締め付け固定するようにしてもよい。３５ａは上記管体３５の端部に形成したすり割り、３８・３９は上記固定用バンド３７の緊締用ボルト・ナットである。

なお、上記管体３５と棒状体３６は、筋交い本体１や取付金具４への接続ボルトとは別に設けてもよいが、上記管体３５を筋交い本体１に兼用して上記棒状体３６を取付金具４に直接連結すると、筋交いＢの構成を大幅に簡略化することができる。また前記振動エネルギー吸収機構２と長さ調整機構３は筋交い本体１の中間部分に設けることもできる。さらに上記実施形態は、振動吸収体２３として塑性変形可能な金属を用いたがこれに限らず例えば粘性体や弾性体もしくは摩擦体等を用いることもできる。

上記のように本発明の筋交い構造によれば、振動エネルギー吸収機構２によって地震等の発生時の振動エネルギーを効率的に吸収することが可能となり、建築物の耐久性や安定性を向上させることができる。その結果、特に木造建築においても容易・安価に地震対策を施すことが可能となる。

本発明による建築物の筋交い構造の一実施形態を示す正面図。 筋交いの要部の拡大図。 振動エネルギー吸収機構の縦断面図。 長さ調整機構の縦断面図。 （ａ）および（ｂ）は取付金具の正面図および側面図。 （ａ）および（ｂ）は取付金具の変更例を示す正面図および側面図。 （ａ）および（ｂ）は取付金具の他の変更例を示す正面図。 （ａ）および（ｂ）は長さ調整機構の変更例を示す正面図および側面図。

符号の説明

Ａ 木造軸組
Ｐ１、Ｐ２ 柱
Ｆ１ 土台
Ｆ２ 梁材
Ｂ 筋交い
１ 筋交い本体
１１ ロックナット
２ 振動エネルギー吸収機構
２０ シリンダ
２１ 進退ロッド
２２ 抵抗体
２３ 振動吸収体
２７ 連結ロッド
２８ 弾性体
２９ 球関節継手
３ 長さ調整機構
３０ ターンバックル本体
３１、３２ 接続ボルト
４ 取付金具
４０ 基板
４１ 補強板
４２ 連結軸
４３ 弾性体

Claims (4)

1. 建築物の隣り合う柱間または／および横材間に傾斜させて配設される筋交いを、少なくとも中空管状の筋交い本体と、振動吸収体として塑性変形可能な金属を用いた振動エネルギー吸収機構と、伸縮可能な長さ調整機構とで構成したことを特徴とする建築物の筋交い構造。
2. 前記の振動エネルギー吸収機構は、筒状のシリンダ内に進退ロッドを同心状に且つ軸線方向に相対移動可能に設け、そのシリンダ内の進退ロッドの周囲に、塑性変形可能な金属よりなる振動吸収体を収容配置すると共に、上記進退ロッドの外周面に抵抗突起を設け、その抵抗突起が振動発生時に上記振動吸収体内を相対移動することによって該振動吸収体が塑性変形して振動エネルギーを吸収するように構成してなる請求項１記載の建築物の筋交い構造。
3. 前記筋交いの両端部を取付金具を介して建築物の柱または／および横材に取付ける構成とし、上記筋交いの両端部を取付金具に対して首振り可能に連結してなる請求項１または２記載の建築物の筋交い構造。
4. 前記取付金具に対する前記筋交い端部の首振り動作を許容すると共に上記取付金具に対する筋交いのガタツキを防止する弾性体を前記筋交い端部と取付金具との間に介在させてなる請求項３記載の建築物の筋交い構造。

Images