JP2006083540A - 家屋内耐震ルームの鉄骨枠組構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】木造建築の住宅において、耐震性に不安感を持つものが多い。このような家屋の一室に耐震性に優れた屋内耐震ルームを提供する。
【解決手段】 既存建物の一室において、その天井、床を撤去し、布基礎に囲われた地盤を掘り下げ、鉄筋を配し、必要なアンカーボルト７を立設した定規板３をその布基礎の内周縁に水平に設置し、その定規板３の一部が埋設するようにコンクリートを充填してベタ基礎を形成する。その定規板３上に少なくても４隅に補強柱１１を立設して前記のアンカーボルト７で固定し、その補強柱の上端にも上梁１３を固定して鉄骨立方体を構成する。この上梁１３で囲われる方形空間に鉄骨で格子状の枠組の補強をし、その上梁１３の上に制震部材を付設して既設建物の横組み梁材Ｈとの間で接触を保つ。この鉄骨組枠１ａに工場生産に係る壁面パネル２０を前記定規板３と上梁１３との間に挿入して固定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、既存木造建築物の室内に設置する耐震ルームの鉄骨組構造に関する。

従来、日本の木造家屋は逆Ｔ字型の布基礎（幅は１２〜１５ｃｍ）の上に置かれた木材からなる土台に柱が立設され、それに梁、壁、天井、屋根などが組み込まれて建築当初は十分な強度、安全性が確保されている。しかし、建物の投影面積が比較的小さく、かつ、該建物が老朽化した時点において大きな地震や台風に見舞われると倒壊の危機に直面することは、しばしば経験しているところである。

このような木造建築物において、地震、台風などの脅威に対応するには該建物の建直しが最も有効であるが、建物の設置面積その他の事情により実現し得ないものがあるのが実情である。

そこで、せめて家屋の一室だけでも安全な構造に改造したいとの思いがあり、これに応えるものが耐震ルームの室内設置である。その従来例１は、既設建物の一室の基床上に鉄骨組土台を設置し、その鉄骨組土台の少なくとも隅角部に結合された複数本の鉄骨柱と、この鉄骨柱の上端部に結合された鉄骨組梁とからなり、しかも、枠フレームにブレースを掛け渡し結合した複数枚の鉄骨組壁パネルを前記の鉄骨組土台と鉄骨組梁および鉄骨柱に連結固定しており、また、鉄骨組土台と鉄骨組梁がそれぞれ枠状フレームと補強桁で格子状空間を形成し、該空間にブレースを掛け渡し結合した鉄骨組パネルを固定して鉄骨組立構造体を形成したものである。しかして、この鉄骨組立構造体においては、単に基床に載せられているのみで、既存建物との間になんらの接点がなく、既存建物の補強にならない点に不満が感じられていた。

また、耐震ルームの従来例の２は、既存建物の一室内に鉄骨組構造体を構成することは前記と同様で、その構造体における補強柱の下部を既存の布基礎に固定し、かつ、その補強柱と既存柱をボルトナットで固定し、補強柱には横梁、補強組床、補強梁を組み込むと共にそれらにより形成される四角形の対角にブレースを掛け渡した構成であり、さらに、既存の二階の床、或いは屋根を新設の束を介して該鉄骨構造体により支持するものである。
特開平９−４２７５号公報（図５） 特開平１１−３０３４１４号公報（図１）

従来の耐震ルームにおいては、鉄骨組立構造体を単に基床に載せた構成（従来例１）においても、また、既存の二階の床、或いは屋根を新設の束を介して該鉄骨構造体により支持するもの（従来例２）においても、殆ど家屋内における手作業の積み重ねで構築されるもので、したがって、長日時を要するという問題があった。また、経年により歪みの生じた既設建物において、その既設柱に新たな補強柱を固定して、これに横梁、補強組床、補強梁を組み込むという作業は、いわゆる現物合わせによって寸法が決定されることから能率が上がらないことはもとより、既設柱が傾斜しておれば新設の鉄骨構造体も共に傾斜する可能性もあるなどの問題があった。

前記の問題点を解決するために本発明は、既存木造建築物の一室内に設けられる耐震ルームにおいて、該室を地盤上に支持する布基礎の内側全面を掘削すると共に該布基礎内周縁近傍をその底部までより深く掘り下げて該掘削部全体に鉄筋を配し、次いで、逆Ｌ字型金属板からなる定規板を布基礎の上端面とほぼ同じ高さに、かつ、水平に周設すると共にアンカーボルトをその定規板に挿通立設してその基部が埋設するよう該掘削部にコンクリートを打設してベタ基礎を形成し、補強柱をその定規板上の四隅および所要位置のアンカーボルトに基部を固定することによって立設し、かつ、その補強柱上端に上梁を周設固定すると共に上梁に囲われた枠内に鉄骨組梁を形成し、前記上梁上の四隅等に制震部材を付設して既設建築物の床組み梁材との接触を保ち、さらに、前記定規板と上梁間の所要位置に壁面パネルを立設固定することを手段として剛構造の鉄骨組構造を実現した。

請求項２の発明は、耐震ルームの鉄骨枠組構造体において、壁面パネルの上下方向の長さを定規板と上梁との間隔と同一であるものとし、構造体を補強柱とこの壁面パネルとの協働により支持するものとした。

請求項３の発明は、鉄骨組構造の上梁上に設置する制震部材に関して、その本体の直角方向二側面に雌ねじを開口させ、これに螺合する雄ねじ付ロッドの先端には平板状のヘッドを設けて、そのヘッドを既設の床組み梁材に一定圧力で当接させ得る構造として、既設建物への補強とした。

請求項４の発明は、本体の直角方向二側面に開口された雌ねじに螺合する雄ねじ付ロッドの先端ヘッド板に弾性部材を装着する構成としたもので、地震等による建物の揺れ幅を減少させ作用が得られるものにした。

本発明に係る耐震ルールは、定規板およびそれに立設したアンカーボルトが強固な逆ベタ基礎に固定されており、その定規板上に立設される補強柱および壁面パネルはこのアンカーボルトによって逆ベタ基礎に固定されることにより非常に強固な鉄骨枠組みが得られる。また、水平状に定規板を埋設することにより、補強柱や壁面パネルの規格化、工場生産化が容易になり、したがって現場作業が減少し、工期が短縮される。

本発明においては、既存家屋のほぼ中心にある居間の柱および土台を支える布基礎の内側全面を１５０〜２００ｍｍ程度に、さらに、その布基礎の内側面に添って該布基礎の下端に達する程度にまで共に掘削し、そこに枠状および格子状に組み立てた鉄筋を挿入する。そして、断面が逆Ｌ型鋼からなりその一方の縁辺に所定間隔でアンカーボルト挿通穴を設けた定規板を該アンカーボルト挿通穴が直立するように前記布基礎の上端内周面に周設し、その四隅および所要位置にアンカーボルトを挿通、立設して、前記掘削部にコンクリートを流し込み逆ベタ基礎が形成される。

補強柱は、その上端が既設家屋の床組み梁材の下面とほぼ同一高さとなるように、前記の定規板の四隅に設けたアンカーボルトによりその下端を固定して直立させる。次いで、その補強柱の上端に溝型鋼からなる上梁を周回状に取り付け、その上梁に囲われた空間を鋼材により格子を組み、ブレースを張って鉄骨組梁を形成し、そして、該上梁の上部に制震機材を付設してそのロッドヘッドを既設建物の床組み梁材に圧接させる。

次いで、前記定規材と新設の上梁間であって、かつ、既存部屋の壁面に相対する位置に工場で組み立てられた壁面パネルをはめ込むようにして立設し、その基部をアンカーボルトとナットで、上端を上梁にボルトナットで固定して耐震ルームの鉄骨枠組構造は完成する。その後は通例の内装を行う。

本発明の実施例について図面を参照して説明する。図は本発明の実施例を示すもので、図１は既設家屋の一室を示す平面図、図２はその室内に構築しようとする耐震ルームを示した斜視図、図３は逆ベタ基礎の配筋例を示す断面図、図４は定規板の一部省略の平面図、図５は定規板の設置方法を示した斜視図、図６は補強柱の固定方法例、図７は鉄骨組枠体を示す斜視図、図８は制震部材の斜視図、図９は壁面パネルの斜視図、図１０は内装の一例を示したものである。

本発明に係る耐震ルームは原則として木造家屋の一室に設置するもので、図１に押入れＣの付いた８畳の部屋を例示し、その内法に沿って一点鎖線で示した正方形の耐震ルーム１（図２）を設置するものとして説明する。なお、Ｆは襖である

先ず、耐震ルーム１を設置する室内の天井および床を撤去し、床下全面を１５〜２０ｃｍ程度まで土砂を取り去り、さらに布基礎Ｎに沿って四周を３０〜４０ｃｍ幅で該布基礎の底部近くまで掘り下げ、その掘削部にバラスＢなどを入れてならし、その上に枠状および格子状に組み立てた鉄筋２を挿入する（図３）。次いで、予め該耐震ルーム設置の対象室内の計測に基づき四隅等の立設する補強柱および壁面パネルを取り付けるためのアンカーボルト挿通孔３ａ，３ａと吊下用長孔３ｂ、３ｂ・・とを開設した逆Ｌ型鋼からなる定規板３（図４）がその穴あき面を上にして既設布基礎Ｎのほぼ上端と同一高さで水平に装着される。

その定規板３の取り付け方法を図５に示した。図のように、既存布基礎Ｎの上にある土台ＤにＬ型の吊り下げ用金具４を釘４ａなどにより取り付ける。その吊り下げ用金具４に開口させたボルト挿通孔にボルト５と前記定規板３に開口させた長孔３ｂとにボルト５を連通させ、ナット６で締め付けることにより定規板３を四周水平に、かつ、布基礎の上面とほぼ同一高さに保つ。なお、この長孔３ｂは既存土台Ｄの歪曲に対応して定規板４の直線的設置を可能にしたものである。

次いで、後記の補強柱１１や壁面パネル２０を立設するためのアンカーボルト７、７が該定規板４のアンカーボルト挿通孔３ａに挿通して立設される。そして、前記の掘削部にコンクリートＫを充填し、逆ベタ基礎８（通常のベタ基礎において布基礎状部は上向きに突出しているが、この場合は下向きに突出しているので逆ベタ基礎と称した。以下同様。）を形成する。これによって、前記の配筋と共に該定規板４の一辺（縦辺）およびアンカーボルトの下部がコンクリートＫに埋設固化される。その後、前記の吊り下げ用金具４は取り外される。

四隅等に立設する補強柱１１，１１・・は、通例によりその基部に設けたアンカーボルト孔（例えば図６の（ｂ）、また、図６（ａ）の方法でもよい。）に、前記定規板４上に突出させたアンカーボルト７を挿通してナット１２，１２・・によりそれぞれを直立固定させる。さらに、該補強柱１１，１１・・の上端に予め開設しておいたボルト孔１１ａと、溝型鋼などからなる上梁１３，１３・・に開設したボルト孔１３ａとを重ねあわせ、ここにボルト５を連通してナットにより締め付ける（例えば図６の（ａ）。また、図６（ｂ）の方法でもよい。）。これにより立方体骨格が形成される。この上梁１３，１３の下端面には前記定規板４に開口させたアンカーボルト挿通孔３ａ，３ａと対向する位置にボルト挿通孔１３ａ，１３ａ・・が開口されている。また、この上梁１３、１３・・に囲われた四角形空間にはチャンネルまたは角パイプなどにより縦梁１４ａ、横梁１４ｂにより格子状枠組１４が、さらにブレース１４ｃを掛け渡して鉄骨組梁が形成され、耐震ルーム１の基本的な鉄骨組枠１ａ（図７）が完成する。

上記によって形成された鉄骨組枠１ａは既設建物との間で接触がない。そこで、該補強柱１１の上端または上梁１３上面に突出量を可変にした押圧ヘッド１５ａを有する制震部材１５が取り付けられる。この制震部材１５は本体が取付板１５ａ上に立設された例えば角柱１５ｂで、その直角方向二側面に雌ねじ１５ｃを形成したもので、この本体の雌ねじ１５ｃに雄ねじからなるロッド１５ｄが螺合されており、そのロッド１５ｄの先端には緩衝材１５ｅを介在させた（または緩衝材１５ｅを介在させない）ヘッド板１５ｆが付設されたものである（図８）。この制震部材１５が前記により上梁１３の上部に取り付けられており、そのロッドを回転させることによってヘッド板１５ｆの先端面が既存建物の横組み梁材Ｈに任意の圧力で接触させられる。なお、このヘッド１５ｆに付設の緩衝材１５ｅは金属製スプリングやゴム、プラスチック発泡体等の弾性体が用いられる。また１５ｆは取り付け孔である。

次に、図９に示す壁面パネル２０は立設時の高さが定規板３の上面から上梁１３の下面に達するもので、その両端の金属製角パイプからなる縦梁２１，２１を横梁２２，２２により梯子状に連接し、その縦梁２１，横梁２２により形成される方形空間にブレース２３，２３を掛け渡して補強され、さらに、その縦梁２１の上下端面にはアンカーボルト挿通穴２１ａ、２１ｂを付設したもので（図９）、工場において一貫生産がなされる。この壁面パネル２０におけるアンカーボルト挿通穴２１ａ、２１ｂの構成は特に選ぶものでないが、その１例として図９に示したものは、角パイプを数ｃｍに切断してその一つの面にアンカーボルト挿通孔を開口し、前記縦梁２１の上下端面に該ボルト挿通孔が端面側に位置するように溶接している。なお、この壁面パネル２０における左右のアンカーボルト挿通穴２１ａ、２１ａの間隔は、前記の定規板３に開設したアンカーボルト挿通孔３ａ，３ａのピッチと同一にされる。また、この縦梁２１の両端側面には透孔２１ｃを有する数個の連結板２１ｄが突設されているが必須のものではない。なお、前記の補強柱１１の側面にも図示していないがこのような数個の連結板２１ｄを付設しても良いことは勿論である。

上記、既存家屋の一室内に枠組みされた鉄骨組枠１ａ内において、既存家屋の壁面に対向する位置に前記壁面パネル２０が定規板３と上梁13との間にはめ込まれ、その下端は定規板３と共にコンクリートＫに埋設したアンカーボルト３ａにより固定され、上端は上方のボルト挿通穴２１ｂと上梁１３に開口した孔１３ａとにボルトを連通してナットで固定される。壁面パネル２０が連続して立設され、或いは補強柱１１と隣接する場合には、前記の該壁面パネル２０に突設した連結板２１ｄと隣接の壁面パネル２０または補強柱１１に突設した連結板２１ｄを互いに重ねあわせ、その孔２１ｃにボルトを挿通しナットで一体的結合をすることになる。これにより、補強柱１１と壁面パネル２０等は一体化し該鉄骨枠組構造の強度はさらに向上する。

このように壁面パネル２０を組み込んだ耐震ルーム１（図２）は、さらに、内装工事によって化粧される。すなわち、耐震ルーム１内で天井を張るために木材からなる野縁３０を上梁13に取り付け、その下面のボード（石膏またはプラスターボードと称される。）およびクロスを張る。床面４０は、逆べた基礎の上部に根太４１を設け、その根太にボード４２およびフロアーパネル４３が張られ、或いは畳が並べられる。また、壁面パネル２０の表面には胴縁２１とボード２２および壁クロス２３が張られ、その他の開放部側面にも図示しない適当な化粧回しが施される（図１０）。

以上により、耐震ルームは装飾され居室として違和感のないものになる。隣室との出入口および押入れは既存の敷居、鴨居が使用されるここに障子、襖が立てられる。

上記には、既存の木造住宅として二方に出入り口があり、一方に一間間口の押し入れが、他面には全面に壁のある居室を例とし、既設壁に対面する位置に壁面パネルを付設する構成を説明したが該壁面パネル２０の装着により、該耐震ルームの強度が飛躍的に向上することは勿論である。これに対して、四方に壁が全くない室に耐震ルームを設置する場合には補強柱および上梁の強度をさらに大きくすることが必要であるが、本発明においては、定規板、および、アンカーボルトを逆ベタ基礎に一部埋設しており、そのアンカーボルトによって補強柱の基部を固定したこと、上梁もボルトナットで固定をした構成としたので、いわゆる剛構造体、すなわちラーメン構造体となり耐震強度は確保される。

今一つの実施例について説明する。前記のように補強柱１１，１１・・の上端には上梁１３，１３・・が差し渡し固定され、この上梁１３，１３・・によって囲われる空間にチャンネルまたは角パイプなどにより格子状枠組１４がなされ、その各格子状枠組部１４にブレースを掛け渡すなどにより補強したが、これは現場作業によるところが多くなる。この現場作業を減少するための方法として第二の実施例を説明する。すなわち、前記の上梁１３，１３・・によって囲われる空間に、図７に示す壁面パネル２０と類似の図示していない天井パネルを工場生産し、この天井パネルを複数枚該空間に装着し固定するものである。これによって、現場作業がはるかに減少される。

耐震ルームは主として既存の現住木造建物内に建設するものであり、作業の速やか進捗が要求されるが、既存建物の間取りや寸法など種々雑多であることから１００％現場作業で行なわれるのが通例であった。これに対して、本発明に係る耐震ルームは予め対象室内の計測による設計情報に基づき多数のアンカーボルト挿通孔３ａ，３ａ開口した定規板３が工場で作製されることから、家屋内の作業はこの定規板３にアンカーボルトを挿通して家屋の土台に周設し、逆ベタ基礎を打設する工程の後は工場で生産された部材がはこびこまれ、これを組み立てるだけになる。したがって、家屋内での作業日数は短縮され、人の現住家屋への利用が容易になる。

前記には主として現住木造建物としたが、店舗、事務所、倉庫など非現住家屋にも利用が可能であることは勿論である。

既設家屋の一室を示す平面図である。 耐震ハウスの斜視図である。 逆ベタ基礎の配筋例を示す断面図である。 定規板の部分平面図である。 定規板の設置方法を示した斜視図である。 補強柱の固定方法の一例を示した斜視図である。 耐震ハウスの鉄骨組枠を示した斜視図である。 制震部材の斜視図である。 壁面パネルの斜視図である。 内装を示した断面図である。

符号の説明

１ 耐震ルーム
１ａ 鉄骨組枠
２ 鉄筋
３ 定規板
４ 吊り下げ用金具
５ ボルト
６ ナット
７ アンカーボルト
８ 逆ベタ基礎
１１ 補強柱
１３ 上梁
１４ 横梁
１５ 制震部材
２０ 壁面パネル
２１ 縦梁
２２ 横梁
２３ ブレース
２４ 胴縁
２５ ボード
２６ 壁クロス
３０ 野縁
４０ 床面
４１ 根太
４２ ボード
４３ フロアーパネル４３
Ｄ 土台
Ｈ 既存建物の床組み梁材Ｈ
Ｋ コンクリート
Ｐ 既存柱

Claims (4)

1. 既存木造建築物の一室内に設けられる耐震ルームにおいて、該対象室を地盤上に支持する布基礎の内側全面を掘削すると共に該布基礎内周縁近傍をその底部までより深く掘り下げて該掘削部全体に鉄筋を配し、かつ、アンカーボルトを挿通した逆Ｌ字型金属板からなる定規板を既存布基礎の上端面とほぼ同じ高さに周設し、該掘削部にコンクリートを打設して該定規板の一辺を埋設し、その定規板上の四隅および所要位置のアンカーボルトにその基部を固定することによって補強柱を立設し、その補強柱上端に上梁を周設固定し、その上梁に囲われた枠内に鉄骨組梁を形成し、前記の上梁上に制震部材１５を付設し、前記定規板と上梁間の所要位置に壁面パネルを立設固定することを特徴とする家屋内耐震ルームの鉄骨枠組構造体。
2. 壁面パネルの上下方向の長さが、定規板と上梁との間隔と同一であることを特徴とする請求項１記載の鉄骨枠組構造体。
3. 本体の直角方向二側面に開口された雌ねじ（１５ｃ）に、ヘッド板（１５ｆ）を先端に有する雄ねじ付ロッド（１５ｄ）が螺合されたことを特徴とする請求項１記載の制震部材。
4. 本体の直角方向二側面に開口された雌ねじ（１５ｃ）に螺合する雄ねじ付ロッド（１５ｄ）の先端ヘッド板（１５ｆ）に弾性部材が装着されていることを特徴とする請求項２記載の制震部材。

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