JP2005226422A - 木造建築物の耐震補強工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 礎石上に柱が建てられた木造建築物に大きな改造を加えることなく、柱の浮き抜けと滑りを防止し、耐震性を向上させることができ、しかも短工期、低コストで施工できる耐震補強工法を提供する。
【解決手段】 礎石１上の柱２群の下部外側を外巻きバンド３で巻き締め、各柱２と締結すると共に、外巻きバンド３の下方で地中にアンカー１３を構築し、このアンカー１３と上記外巻きバンド３を締結することで、地面に対して柱２を固定化し、内側において、対角位置にある隅柱と結合された１〜２階の床や梁を対圧縮材として、対角隅柱の外部よりねじとワイヤロープにより締め付け柱と床や梁との抜けを抑え、交差する水平筋交いにより建物の方形を保ち、上下の外巻きバンドを縦の筋交いで結合し、地震発生時に上下の揺れや横揺れが加わっても、建物のねじれや座屈、礎石１に対して柱２の浮き抜けと滑りを防止する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、礎石の上に柱を建てた木造建築物において、地震発生時に礎石に対して柱の浮き抜けと滑りを防止し、木造建築物に耐震性を導入するための耐震補強工法に関する。

礎石の上に柱を建てた木造建築物としては、神社仏閣の建築物や古い日本家屋を例示することができ、これらの建築物においては、礎石の上に建てた柱は礎石と固定がなく、柱を礎石の上に置くか、または礎石の孔に柱の下端を嵌め込んだだけの構造で、柱と礎石とは密着固定がない。

古い神社仏閣の建築物は勿論のこと、僅か６０〜７０年以前の農家や民家においても、昨今のコンクリート布基礎やアンカーがなかったので、上記のような支持構造が通例になっている。

上記のような支持構造において、神社仏閣の建築物の場合は、柱が太く木組みもよく、垂直荷重には上層部や屋根部の重量とバランスを保つことで耐えるようになっている。

しかし、上記のような支持構造は、地震の上下動や横揺れ、斜めの揺れが加わると、礎石に対して柱は抜けと滑りに弱いとされてきた。
このため、地震発生により上下動や横揺れ、斜めの揺れが加わって、礎石に対して一本の柱でもずれたり抜けるようなことになると、これが連鎖的に他の柱に影響を与え、建築物のバランスが崩れ、一階部分が座屈して倒壊にいたることになる。

特に、偏荷重がかかったり、一般神社仏閣のごとく、正面に壁のない建築物の場合は、ねじれ現象が加わることにより倒壊を招くことになる。

一階部分の座屈から始まる倒壊は、神社仏閣、農家や民家を問わず、多くの人身犠牲者を出し、加えて、歴史的建築物には、国際文化遺産登録や重要文化財が多く存在し、これらが地震により倒壊すれば、悔いを後世に残す大被害となる。

例えば、最近の阪神淡路や鳥取大震災でも、礎石の上に建てられた由緒ある建築物が倒壊し、重要文化財をはじめ郷土文化の誇るべき建築物と文化財を失っている。

これらの要因の多くは、木組みの径年疲労と、礎石の上の柱の浮き上がりと滑りが主因の一つとされている。また、柱と床の木組みは圧縮に強く、反面、膨張には弱い。そのため、建物の上下左右の揺れで柱が抜け、あるいは滑り、それらの局部荷重から柱が折れ、倒壊に到ることがある。

そこで、この発明の課題は、礎石上に柱が建てられた建築物に大きな改造を加えることなく、礎石に対して柱の浮き抜けと滑りを防止し、外部工事と床下や天井裏などの工事だけで木造建築物の耐震性を根本的に向上させることができ、しかも短期間でコスト的にも安価に施工できる木造建築物の耐震補強工法を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、この発明は、礎石上に柱が建てられた木造建築物の柱を礎石から抜けないようにするための耐震補強工法であって、柱群の下部外側を外巻きバンドで巻き締めて膨張に対応し、かつ、この外巻きバンドは各柱と締結すると共に、上記下部外巻きバンドの下方と複数箇所の位置における地中にアンカーを構築し、このアンカーと上記外巻きバンドを締結する構成を採用したものである。

この発明において、アンカーは、地中に掘削した孔に挿入したアンカー鉄筋を孔へのコンクリートの充填により固定化して形成され、外巻きバンドの下方位置で地面に配置したスタンドを上記外巻きバンドと締結し、このスタンドと上記アンカー鉄筋を結合するようにしたり、また、アンカーを、地中に掘削した孔に挿入したアンカー鉄筋をコンクリートの充填により固定化して形成し、上記アンカー鉄筋の上端に設けた係止金具を上記外巻きバンドと締結するようにすることができる。

また、上記木造建築物の内側において、対角位置にある隅柱と結合された１〜２階の床や梁を対圧縮材として、対角隅柱の外部よりねじとワイヤロープによる圧縮用の水平材で締め付けて膨張を防ぎ、柱と床や梁との抜けを抑え、交差する水平筋交いにより建物の方形を保ち、中間柱においても同様に抜けを抑え、更に、木造建築物の柱群の天井裏の位置にある上部外側を外巻きバンドで巻き締め、この外巻きバンドを各柱に締結すると共に、上下の外巻きバンドを縦の筋交いで結合することもできる。

さらに、上記外巻きバンドの緊張力の導入を外巻きバンドの途中に組み込んだターンバックルで行うと共に、外巻きバンドの途中に強いスプリングを介在させ、地震時の横揺れをスプリングで吸収するようにしてもよい。

この発明によると、木造建築物の柱群の周囲を外巻きバンドで巻き締め、この外巻きバンドと地中に構築したアンカーを結合したので、各柱はアンカーと外巻きバンドを介して地面に固定化され、礎石と柱は一体化し、加えて上下バンド間に縦の筋交いを設け、さらに対角柱間や対面柱間を水平のワイヤーロープで締めて、木組みを縦横や左右、上下に強固にすることで、地震発生時に木造建築物に上下の揺れや横揺れが加わっても、礎石に対して柱の浮き抜けと滑りを防止すると共に、建物のねじれや座屈を防ぐことができ、これにより、木造建築物の耐震性を大幅に向上させることができ、上部荷重の重い神社仏閣の建物においても、倒壊発生を確実に防止することができる。

また、木造建築物の柱群を外巻きバンドで上下とも外側から巻き締め、地面に構築したアンカーを外巻きバンドと結合するだけであるので、外部工事だけで木造建築物の耐震性を向上させることができ、更に、外部から見える外巻きバンドは、ステンレス又は鋼材に亜鉛メッキ後、建物に似合った色彩とすることで、極めてメカニックで、かつ、安心感を与え、しかも、施工が簡単で短期間に行え、コスト的にも安価に施工できる。

さらに、この発明の工法は、礎石の上に置かれた柱の横滑りをなくすため、外巻きバンドによる柱の下部巻き締めだけでなく、対角柱間の水平締めつけ筋交いロープや対面柱間の水平締めつけロープと、上部外巻きバンドによる柱の下部巻き締め、縦筋交いによる上下外巻きバンドの結合等を行うことにより、木造建築物の木組みがより堅固に結合され、木造建築物全体の耐震強度を向上させることができ、特に、偏荷重がかかったり、一般神社仏閣のごとく、正面に壁のない建築物の場合において、ねじれ現象が加わることによる一階部分の座屈から始まる倒壊の発生を防ぎ、神社仏閣、農家や民家だけでなく、多くの歴史的建築物である国際文化遺産登録や重要文化財を地震による倒壊から守ることができる。

礎石上に柱が建てられた木造建築物の柱を礎石から抜けないようにするための耐震補強工法であって、柱群の下部外側を外巻きバンドで巻き締めて膨張に対応し、この外巻きバンドは各柱と締結すると共に、上記下部外巻きバンドの下方と複数箇所の位置における地中にアンカーを構築し、このアンカーと上記外巻きバンドを締結する。

図１と図２は、この発明の耐震補強工法の第１の実施例を示し、礎石１上に建てられた柱２が円柱の木造建築物の例であり、この木造建築物の下部支持構造は、礎石１の孔に柱２の下端を置くか、あるいは、礎石１の孔に嵌め込んだだけの構造になっている。

上記柱２群の下部外側を外巻きバンド３で巻き締め、この外巻きバンド３は各柱２と締結する。この外巻きバンド３は、図示の場合フラットバーを例示したが、アングル、チャンネル、Ｈ型鋼など圧縮に強い鋼材を用いてもよい。

四隅のコーナ柱２ａにおいては、図３（Ａ）のように、コーナ柱２ａの外面に沿うよう外巻きバンド３を９０°に屈曲させ、このコーナ柱２ａの内側に９０°の柱締めバンド４を当てがい、柱締めバンド４の両端を外巻きバンド３とボルト５で締結すると共に、更に、外巻きバンド３と柱締めバンド４及びコーナ柱２ａを貫通するボルト６で締結することにより、コーナ柱２ａを包持した状態で外巻きバンド３と締結している。

また、中間柱２ｂと外巻きバンド３は、図３（Ｂ）のように、中間柱２ｂに内側からＵ字形の柱締めバンド７を当てがい、この柱締めバンド７の両端を外巻きバンド３とボルト８で締結すると共に、外巻きバンド３と柱締めバンド７及びコーナ柱２ｂを貫通するボルト９で締結している。

上記外巻きバンド３は適当な長さのアングル、チャンネル、Ｈ型鋼などを継ぎ足して用いることになるが、この継ぎ足し部分を利用して、外巻きバンド３の途中に図６（Ａ）で示すようなターンバックル１０を組み込み、柱２群の下部外側を巻き込んだ外巻きバンド３に緊張力を導入するようにすると共に、図６（Ｂ）のように、このターンバックル１０に強いスプリング１１を縮設し、地震時の横揺れをスプリング１１で吸収するようにする。また、流体ショックアブソーバを加える加えることもできる。

また、外巻きバンド３の複数箇所の位置において、この外巻きバンド３と地面間においてスタンド１２を設置し、このスタンド１２を設置した部分の地面にはアンカー１３が構築される。

上記スタンド１２は、図７のように、各種鋼材を用いて台形に組立て、上面が外巻きバンド３の載置面１４となり、この載置面１４の後部に設けた立ち上がり部分１５を外巻きバンド３に重ね、ボルト１６で締結している。

上記アンカー１３は、木造建築物の外壁の外側から掘孔機で斜めに深い孔１７を掘り、この孔１７にアンカー鉄筋１８を挿入した状態で孔１７内にコンクリート１９を充填し、コンクリート１９をバイブロで加圧することで地中へ非円形に浸透させ、アンカー効果を高めるようにすると共に、コンクリート１９内に埋め込んだアンカー鉄筋１８の上端部を立ち上がり部分１５の上端とナット２０の締め付けで締結する。

このように、スタンド１２と外巻きバンド３を締結し、このスタンド１２とアンカー鉄筋１８を結合することにより、外巻きバンド３は地面に対して固定化され、斜めのアンカー１３による浮揚防止効果に止まらず、底面の広いスタンド１２での支持により横滑りに耐えることができ、多方面の浮揚に耐えることができることになる。

なお、アンカー１３は、木造建築物の外壁の外側から建築物の内側に向けて斜めに構築し、かつ、外側から見え難くしたが、アンカー孔があけやすく、また、耐引き抜き強度が得られるならば、アンカー１３は垂直に構築するようにしてもよい。

図４と図５は、上記スタンド１２の使用を省くようにしたアンカー１３の構造であり、図４はフラットバー用を、図５はチャンネル用を示し、コンクリート１９内に埋め込んだアンカー鉄筋１８の上端部のボルトらねじを切り、外巻きバンドに対して外嵌する、鉤型の係止金具２１の足部のボルトに左ねじを切り、この両者を結合する長いターンンバックルの六角ナットで、内部の上部は左ねじ、下部は右ねじをきり、ターンンバックルの六角ナットを回せば、両者端引き寄せられて結合し、かつ、外巻きバンド３にも固着できる。

上記係止金具２１は、外巻きバンド３として用いるアングル、チャンネル、Ｈ型鋼、フラットバーの何れかに適合するように形成しておけばよい。このようなアンカー鉄筋１８と外巻きバンド３の結合により、外巻きバンド３は地面に対して固定化され、多方面の浮揚に耐えることができる。

上記スタンド方式とアンカー単用方式の何れにおいても、アンカー１３の設置場所と全体の個数は、木造建築物の規模に合わせて設定すればよく、また、木造建築物の外側の柱２は、アンカー１３と外巻きバンド３によって地面に固着されるが、壮大な広い木造建築物においては、図８（Ａ）に示すように、対角位置にある隅柱２ａを互いに対圧縮用の水平筋交い２３で結合し、かつ、対向位置にある中間柱２ｂを互いに対圧縮用の水平材２４で結合するようにする。これらの水平筋交い２３や水平材２４は、型鋼を用いると共に、その途中にねじ式のターンバックル１０を設け、柱間で突っ張ることにより、外巻きバンド３による柱２の巻締めを内側から支持すると共に、木造建築物全体の耐地震力の向上を図るようにする。

また、木造建築物に内側柱２ｃが存在する場合、図８（Ｂ）のように、外部中間柱２ｂと内部柱２ｃ及び内部柱２ｃ相互を、図３（Ｃ）に示すように、内部柱２ｃに取り付けた柱締めバンド２５を利用して水平型材２６で結合し、内部柱２ｃと礎石１の関係においても、礎石１に対して柱２の浮き抜けと滑りを防止するようになっている。

この水平筋交い２３や水平材２４、水平型材２６の端部と柱２との結合は、上記した柱締めバンド４、７、２５を利用し、柱締めバンド４、７、２５に設けたジョイント２７と水平筋交い２３や水平材２４、水平型材２６の端部をボルト結合するようにすればよい。

また、図示省略したが、木造建築物の条件によっては、木造建築物の天井裏において、柱２群の上部外側を上記した下部外巻きバンド３と同様の構造を有する上部外巻きバンドで巻き締め、この上部外巻きバンドは各柱２と締結すると共に、上下の外巻きバンドを縦筋交い２８で結合すると同時に、天井裏における対角コーナ柱を水平筋交いロープで緊張状に締結したり、対向する中間柱を横引きロープで緊張状に締結するようにしてもよい。

このように、木造建築物の柱２群の上下を外巻きバンドで巻き締め、上下の外巻きバンドを縦筋交い２８で結合すれば、全柱２群が一体化することになり、内部から外部への膨張力を抑えることで、地震時に、重厚な屋根や木組みなど、重い上部重量による柱２のよじれに起因する座屈を防ぐことができ、耐震強度が更に向上することになる。

図９に示す第２の実施の形態は、木造建築物が角形の柱を用いている場合の例であり、基本的には上記した第１の実施の形態と同様であり、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明に代える。

この第２の実施の形態においては、柱２が角形であるので、柱２の外巻きバンド３が接触するコーナ部分に、アングルやチャンネルのような型鋼２９を縦に沿わせ、柱２の損傷発生を防ぐと同時に、柱２自体の補強を行うようにしたものである。

この発明の耐震補強工法は上記のような構成であり、礎石１上に柱２が建てられた木造建築物の柱２群の外側を外巻きバンド３で巻き締め、この外巻きバンド３と各柱２を締結すると共に、上記外巻きバンド３の下方で複数箇所の位置における地中にアンカー１３を構築し、このアンカー１３と上記外巻きバンド３を締結することにより、各柱２はアンカー１３と外巻きバンド３を介して地面に固定化され、地震発生時の上下の揺れや横揺れに対して礎石１と柱２は一体的な動きをし、これにより、地震の上下動や横揺れ、斜めの揺れが加わっても、礎石１に対して柱２は抜けや滑りを生じることがなく、木造建築物の倒壊発生を確実に防止することができる。

例えば、東大寺の如く、床がなく長い柱の場合、アングル、チャンネル、Ｈ型鋼など地上に対角対面の耐圧縮鋼材を構築して外巻きバンド３で締める。これは、下部外巻きバンド３とアンカー１３の固着で十分であるが、念のためである。

一方、清水寺の如く、床等の耐圧縮材がある場合、床下の柱部分に外巻きバンド３を締めればよい。何れも天井裏の外部の位置を、外巻きバンドで巻締め、対角対面柱間にロープを張り締め、上下外巻きバンド間に縦の筋交いを施せば、極めて強固な構造になる。

耐震補強工法を施した建築物の概略的な斜視図 耐震補強工法を施した建築物の要部を示す斜視図 （Ａ）乃至（Ｃ）は柱締めバンドの異なった例を示す横断平面図 フラットバー用のアンカーを示す分解斜視図 チャンネル用のアンカーを示す分解斜視図 （Ａ）は外巻きバンドに設けるターンバックルの平面図、（Ｂ）は同上にスプリングを組み合わせた平面図 （Ａ）はスタンドとアンカーの構造を示す斜視図、（Ｂ）は同背面側から見た斜視図 （Ａ）は建築物の概略的な平面図、（Ｂ）は同じく建築物の概略的な平面図 耐震補強工法を施した第２の実施の形態を示す建築物の概略的な斜視図

符号の説明

１ 礎石
２ 柱
３ 外巻きバンド
４ 柱締めバンド
５ ボルト
６ ボルト
７ 柱締めバンド
８ ボルト
９ ボルト
１０ ターンバックル
１１ スプリング
１２ スタンド
１３ アンカー
１４ 載置面
１５ 立ち上がり部分
１６ ボルト
１７ 孔
１８ アンカー鉄筋
１９ コンクリート
２０ ナット

Claims (6)

1. 礎石上に柱が建てられた木造建築物の柱を礎石から抜けないようにするための耐震補強工法であって、柱群の下部外側を外巻きバンドで巻き締め、この外巻きバンドは各柱と締結すると共に、上記外巻きバンドの下方で複数箇所の位置における地中にアンカーを構築し、このアンカーと上記外巻きバンドを締結する木造建築物の耐震補強工法。
2. 上記アンカーが、地中に掘削した孔に挿入したアンカー鉄筋を孔へのコンクリートの充填により固定化して形成され、外巻きバンドの下方位置で地面に配置したスタンドを上記外巻きバンドと締結し、このスタンドと上記アンカー鉄筋を結合する請求項１に記載の木造建築物の耐震補強工法。
3. 上記アンカーが、地中に掘削した孔に挿入したアンカー鉄筋をコンクリートの充填により固定化して形成され、上記アンカー鉄筋の上端に設けた係止金具を上記外巻きバンドと締結する請求項１に記載の木造建築物の耐震補強工法。
4. 上記木造建築物の内側において、対角位置にある隅柱を互いに対圧縮用の水平筋交いで結合し、かつ、対向位置にある柱を互いに対圧縮用の水平材で結合する請求項１乃至３の何れかに記載の木造建築物の耐震補強工法。
5. 上記木造建築物の柱群の上部外側を外巻きバンドで巻き締め、この外巻きバンドは各柱と締結すると共に、上下の外巻きバンドを筋交いで結合する請求項１乃至４の何れかに記載の木造建築物の耐震補強工法。
6. 上記外巻きバンドの緊張力の導入をこの外巻きバンドの途中に組み込んだターンバックルで行うと共に、外巻きバンドの途中に強いスプリングを介在させる請求項１乃至５の何れかに記載の木造建築物の耐震補強工法。

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