JP2007046226A - 建築物の外壁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
地震や強風により建築物構造駆体に加わる応力を吸収、減衰し構造駆体の変形を抑制し、壁構造体へのクラックの発生や破損を防止することができる建築物の外壁構造を提供することを目的とする。
【解決手段】
柱構造材及び柱構造材と連結する他の構造材間に、裏面金属部材と表面金属部材との間にエネルギー吸収体が挟持されこれらを接合一体化した構成からなる制震性を有する補強部材が取付けられ、該補強部材に外壁材取付け用部材を取付け、該外壁材取付け用部材に外壁材が取付けられた構造からなることを特徴とする建築物の外壁構造。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建築物の外壁構造に関する。詳しくは制震性補強部材を備えた外壁構造に関し、地震や強風により建築物構造駆体に加わる応力を吸収、減衰し構造駆体の変形を抑制し、外壁材へのクラックの発生や破損を防止する建築物の外壁構造に関する。

近年、木造建築物および鉄骨構造建築物における耐震性、制震性、防振性に対する関心度が高まり、その必要性が益々求められてきており、従来、木造建築物および鉄骨構造建築物を補強するための補強構造について建築物の構造材自体を補強する補強構造が種々提案されている。

木造建築物や鉄骨構造建築物の外壁構造及びその構法も種々知られており、その一つに外壁パネルを建築物の柱、梁構造体に取付けて外壁を構成するカーテンウオール方式の外壁構造がある。このような外壁構造において耐震性を改良した外壁構造として、例えば特許文献１に、木質系下地を有するカーテンウオール構造壁において、構造駆体の変形による応力で外壁が破壊しないように、外壁材受けプレートにルーズホールを介してボルトにより接合して外壁パネル等の外壁の一端部が可動するように構成した外壁構造が開示されている。しかし、外壁材は胴縁等を介して柱や梁等の構造材に直接固定されているので、構造材に外部から応力が働いたときに十分に応力を吸収することができない。

また、カーテンウオール方式の外壁構造において、外壁パネルとしてフラッシュ構造の内パネルの外側にフレームを有する外パネルを一体化して外壁を構成しパネル自体の強度を高めた構造としたパネルを用いた強度に優れた外壁構造が、例えば、特許文献２に開示されている。

また、例えば、特許文献３に、木造建築物において、建築駆体のゆがみに起因してモルタル層にクラックの発生を防止する外壁構造として、建築駆体の外面に間隔をおいて弾性体からなるスペーサーを配しこれに外壁の背面シート、金網を配しその上にモルタル等の壁材を塗工した外壁構造が開示されている。

前記特許文献２，３に記載の構造においても、柱、梁等の構造材に外壁材が胴縁等を介して直接取付けられており柱や梁等の構造材に外部から応力が働いたときに構造材の変形に追従して外壁材自体が歪み変形し、外壁にクラックが発生したり破損する虞がある。

特開平５−２２２７９０号公報 特開平１０−７２８８６号公報 特開平８−７４４０１号公報

本発明は、地震や強風により建築物構造駆体に加わる応力を吸収、減衰し構造駆体の変形を抑制し、壁構造体へのクラックの発生や破損を防止することができる建築物の外壁構造を提供することを目的とする。

本発明は、外壁材を柱や梁等の建築物の構造材に直接取付けず、建築物の構造材にエネルギー吸収体を挟持した制震性を有する補強部材を配置し、該補強部材に胴縁などを介して外壁材を取付けた外壁構造とすることにより、上記の目的を達成することができたものである。

すなわち、本発明は、（１）柱構造材及び柱構造材と連結する他の構造材間に、裏面金属部材と表面金属部材との間にエネルギー吸収体が挟持されこれらを接合一体化した構成からなる制震性を有する補強部材が取付けられ、該補強部材に外壁材取付け用部材を取付け、該外壁材取付け用部材に外壁材が取付けられた構造からなることを特徴とする建築物の外壁構造。

（２）前記補強部材を、柱構造材及び柱構造材と連結する他の構造材間に架け渡して該補強部材を構成す表面金属部材の延長された一端を柱構造材と連結する他の構造材に固定し、該補強部材を構成する裏面金属部材を柱構造材に固定し、エネルギー吸収体と接合一体化された表面金属部材に外壁材取付け用部材を取付け、該外壁材取付け用部材に外壁材を取付けてなることを特徴とする上記（１）に記載の建築物の外壁構造。

（３）前記補強部材を構成するエネルギー吸収体が、等価減衰定数（Ｈｅｑ）が１０〜６０％、剪断弾性係数（Ｇ）が０．０５〜２．０Ｎ／ｍｍ²である高減衰性ゴム、粘弾性熱可塑性樹脂から選ばれる１種であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の建築物の外壁構造。

（４）前記補強部材は、表面金属部材の延長された裏面金属部材及び／又はエネルギー吸収体が存在しない部分において柱構造材と連結する他の構造材に固定されていることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の建築物の外壁構造。

（５）柱構造材と連結する他の構造材に外壁材受け金具が設置され、該外壁材受け金具内に外壁材の上部及び／又は下部を配し、該受け金具内の外壁材との空間部に緩衝材が充填されていることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の建築物の外壁構造。

（６）外壁材が、構成部材として少なくとも断熱材を有している外壁材であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の建築物の外壁構造。
を要旨とする。

本発明の外壁構造は、柱構造材及び柱構造材と連結する他の構造材間に、裏面金属部材と表面金属部材との間にエネルギー吸収体が挟持されこれらを接合一体化した構成からなる制震性を有する補強部材が取付けられ、該補強部材の表面金属部材に外壁材取付け用部材を介して外壁材が取付けられた構造であり、外部から構造駆体に加わる応力（引裂剪断力や伸縮力）を、該補強部材を構成するエネルギー吸収体が吸収して減衰させ変形を抑制し外壁材の変形や歪が抑制されクラックの発生や破損を防止することができる。

本発明の外壁構造に使用される制震性を有する補強部材は、柱構造材及び柱構造材と連結する他の構造材間に架け渡して該補強部材を構成する表面金属部材の延長された一端を柱構造材と連結する他の構造材（梁や土台）に固定し、裏面金属部材は柱構造材に取付けられ、表面金属部材及びエネルギー吸収体の柱構造材に対応する部分は固定されておらず、エネルギー吸収体を挟持し接合一体化した表面金属部材の表面に外壁材が取付けられていると、挟持されたエネルギー吸収体（例えば、高減衰性ゴム）の作用により、外部から加わる応力による外壁材の動きと建築物の柱等の構造材の動きとが分離されるので、外壁材の剛性を利用して構造体自体の強度を補強することができる。

また、本発明の外壁構造に使用される制震性を有する補強部材は、該補強部材を構成する表面及び裏面金属部材が構造材の外部からの応力に対する補強効果を高め、両金属部材に挟持されたエネルギー吸収体（例えば、高減衰性ゴム）の作用と相俟って防振性、耐震性がより高められた外壁構造を提供することができる。

本発明の外壁構造において外壁材は壁材の構成として少なくとも断熱材を有している外壁材が使用され、さらに断熱材と共に耐火材や不燃材が用いられた外壁材を使用することが好適で、耐震性や防振性に加え断熱性、耐火性等に優れた外壁構造を提供することができる。

本発明の外壁構造は、柱構造材及び柱構造材と連結する他の構造材間に、裏面金属部材と表面金属部材との間にエネルギー吸収体が挟持されこれらを接合一体化した構成からなる制震性を有する補強部材が取付けられ、該補強部材の表面金属部材に外壁材取付け用部材を介して外壁材が取付けられた構造からなる。

本発明に使用される補強部材は、裏面金属部材と表面金属部材の金属部材の間にエネルギー吸収体を挟持しこれらを接合一体化した構成からなる。該補強部材を構成するエネルギー吸収体は、等価減衰定数（Ｈｅｑ）が１０〜６０％、剪断弾性係数（Ｇ）が０．０５〜２．０Ｎ／ｍｍ²である高減衰性ゴム、粘弾性熱可塑性樹脂が選ばれる。通常高減衰性ゴムが好適である。

本発明において、補強部材は柱構造材及び柱構造材と連結する他の構造材間に架け渡して設置されるが、補強部材を柱構造材全長に亘って設置してもよく、構造材の強度や材質等との関係で全長に設置する必要がない場合は、柱構造材の梁と土台等との中間部では部分的に設置することもできる。尚、柱構造材を単に「柱」と呼称し、柱構造材と連結する他の構造材を「梁、土台」と呼称することがある。また柱構造材及び柱構造材と連結する他の構造材の両者を含めて「構造材」と呼称することがある。

また、補強部材を構成するエネルギー吸収体は、表面金属部材と裏面金属部材との間に全体に亘って配置されていることは必ずしも必要でなく、部分的に配置されていても良い。
本発明において補強部材を柱構造材全長に亘って配置する場合、エネルギー吸収体は、柱構造材と柱構造材と連結する他の構造材（梁や土台等）との連結部近辺においては、エネルギー吸収体はある程度の長さを以って配置されていることが望ましいが、他の部分は部分的に適宜の間隔を設けて配置してもよい。構造部材自体の強度等との関係では、むしろエネルギー吸収体を部分的に配置した方が良い場合がある。

また補強部材を構成する裏面金属部材は、柱構造材に取付けられるもので、その形状は平板状、横断面がコ字形状等であり、表面金属部材はＴ字形状、Ｌ字形状、Ｉ字形状（短冊形状）、十字形状等、種々の形状のものがあり、補強部材が適用される部位（例えば、柱と梁、柱と土台、或いは隅柱等）により適宜の形状のものが選択して使用される。

例えば、柱や間柱と梁間や柱や間柱と土台間に適用する場合には、一般には表面金属部材はＴ字形状やＩ字形状、Ｌ字形状、十字形状であるものが使用される。裏面金属部材が平板状である場合には裏面金属部材は柱の表面に取付けられ、横断面がコ字形状の場合には柱の側面で取付けられる。木造構造材の間柱に補強部材を適用する場合は横断面がコ字形状のものが好ましい。また、鉄骨構造材の場合は、裏面金属部材は平板状で、表面金属部材はＴ字形状、Ｉ字形状或いは十字形状のものが通常使用される。

本発明による外壁構造は、断熱材を室内側に設ける所謂内断熱構法、断熱材を室外側に設ける所謂外断熱構法のいずれの構法にも適用することできる。本発明による外壁構造は、外断熱構法に有用であり外断熱構法にみられる従来の問題点を解消し得ることができる。本発明の外壁構造に適用される外壁材は、従来から外壁材として使用されているものが利用される。外断熱構法を採用する場合、外壁材を構成する構成部材として少なくとも断熱材を有するものであり、さらに断熱材と共に不燃材や耐火材を構成部材として有するものであることが望ましい。外壁材の構成としては、例えば、取付け下地板／防湿防水シート／断熱材／不燃材又は耐火材／外装材、取付け下地板／防湿防水シート／断熱材／不燃材又は耐火材／透湿防水シート／外装材、等が挙げられるがこれらに限定されるものでない。なお、断熱材は例えばポリスチレン発泡体やポリオレフィン発泡体等の合成樹脂発泡体が好ましく、また不燃材や耐火材は通常壁材に使用されているもので例えば無機質系材料が挙げられる。また断熱材と不燃材や耐火材との間に通気部分が設けられる。外装材は通常使用されている外装パネル等が挙げられる。

本発明に係る外壁構造について、図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明における制震性を有する補強部材（以下、単に「補強部材」と記す）３を、柱１及び梁２に架け渡して補強部材の固定部３４で固定用部材（図示せず）により梁に固定し、該補強部材３の表面に胴縁５を胴縁固定ボルト５３により取付け、該胴縁に外壁材６を取付けた木造建築物を例とした本発明の外壁構造の説明図を示す。図１に示す外壁材６は、取付け下地板６１／防湿防水シート６３／断熱材６２／耐火材（又は不燃材）６５／透湿防水シート６４／外装材６６で構成され、断熱材と耐火材（又は不燃材）との間に胴縁等を介して通気部分が設けられているものを例示した。

図１において補強部材３００は裏面金属部材の横断面がコ字形状で表面金属部材がＴ字形状の補強部材で柱又は間柱の側面で裏面金属部材が固定用部材（ボルト）５６により取付けられている態様を示し、補強部材３０１は裏面金属部材が平板状で表面金属部材がＴ字形状の補強部材で柱の表面に裏面金属部材が固定用部材（ボルト）５６により取付けられている態様を示し、補強部材３０２は裏面金属部材の横断面がコ字形状で表面金属部材がＬ字形状の補強部材で隅柱に適用され、柱側面で裏面金属部材が固定用部材（ボルト）５６により取付けられている態様を示す。補強部材３０３は表面金属部材が十字形状のものを示す。また土台には外壁材受け金具７が設けられている。

補強部材の構造材との固定部は、補強部材を構成する表面金属部材が延長された、裏面金属部材及び／又はエネルギー吸収体が存在しない部分で梁や土台等の構造材に固定されている。図１において補強部材の構造材との固定部は補強部材を構成する表面金属部材のＴ字形状の横方向部分、Ｌ字形状の横部分に相当する。また表面金属部材が十字形状では十字形状の横方向部分である。

図２は、補強部材３を構成する表面金属部材に取付けられた胴縁に外壁材を取付けた外壁構造の実施態様の一例を示す一部を切断した縦断面図を示す。図２において、補強部材３は、補強部材３を構成する表面金属部材３２の延長された、裏面金属部材３１及びエネルギー吸収体３３が存在しない部分で、スペーサー４を介して梁２に固定され、該補強部材３を構成するエネルギー吸収体３３と接合一体化された裏面金属部材３１が柱１に固定され、表面金属部材３２の表面に胴縁５が胴縁固定ボルト（図示せず）により取付けられ、該胴縁５に外壁材６が取付けられている。外壁材６の下部は土台２に取付けられた外壁材受け金具７内に配され、該受け金具と外壁材との空間部には合成樹脂発泡体のような緩衝材が充填されている外壁構造の態様を示す。

図２に示す補強部材３を構成するエネルギー吸収体３３は梁と柱との連結付近では所要の長さで配置されており、他の部分は部分的に適宜の間隔を設けて配置された態様の補強部材を示す。また、図２に示す外壁材６は、取付け下地板６１／断熱材６２／耐火材６５／外装材６６で構成されたものを例示する。なお、防湿防水シートや透湿防水シート等は図示していないが必要に応じて適宜設けることができる。

図３は、外壁材取付け用部材として外壁材取付けアングル材を使用し、該アングル材を介して外壁材を補強部材に取付けた外壁構造の実施態様の一例で、アングル材を使用した鉄骨構造材への外壁材の取付け状態を示す部分の要部断面図である。図３において、柱部材１０１に固定された補強部材３を構成する表面金属部材に取付け用アングル５４が固定用部材５７により取付けられており、該取付けアングル５４に、外壁材取付けアングル材（胴縁）５１、５２がボルトにより固定されている。外壁取付けアングル材５１に、上側の外壁材６の下部がボルト等の取付け部材により取付けられ、外壁取付けアングル材５２に、下側の外壁材６の上部がボルト等の取付け部材により取付けられている。上下の外壁材接合部には、例えば、ゴム弾性体、合成樹脂弾性体、合成樹脂発泡体等のクッション材８を配し、さらに防水用のシーリング材（図示せず）が施されている。尚、図３に示す外壁材６は図２に示したものと同様の構成のものを例示する。なお、防湿防水シートや透湿防水シート等は図示していないが必要に応じて適宜設けることができる。

上記図３において、外壁材の上下接合部にクッション材及び防水用のシーリング材が配置されている態様を示したが、クッション材及びシーリング材は、図３以外の態様においても外壁材の接合部にクッション材及び防水用のシーリング材が配置され、また、外壁材の上下のみならず左右の接合部にも同様にクッション材やシーリング材が配置される。

図４は、外壁材受け金具を用いた上部保持構法により外壁材を取付けた鉄骨構造材の外壁構造の実施態様の一例を示す一部を切断した側面図である。梁構造材２０１に、補強部材を固定する取付け用鋼板１１０を設け、柱構造材（間柱）１０１と梁構造材２０１との間に、補強部材を架け渡して補強部材を構成する表面金属部材３２の延長された固定部３４を、前記取付け用鋼板１１０に固定用部材（ボルトナット）５６で固定し、補強部材を構成するエネルギー吸収体と接合一体化された裏面金属部材３１を柱構造材１０１に固定用部材（ボルト）５７で固定し、表面金属部材３２の表面に固定用部材５７により取付けられた取付け用アングル５４に外壁材取付け用アングル材（胴縁）５２を取付け、該アングル材（胴縁）５２に外壁材６を取付けた外壁構造の一例である。

上記の補強部材を固定する取付け用鋼板１１０は、梁構造材に設けた取付け用アングル５４に固定用部材（ボルトナット）５６で取付けられている。補強部材は、梁構造材に設けられた取付け用鋼板１１０に取付け固定する例を示したが、該取付け鋼板に替えて取付け用アングルを設けて、これに補強部材を、ボルトナット等により直接取付けることもできる。

図４に示すように、外壁材６は、補強部材３を構成する表面金属部材３２に取付け用アングル５４を介して取付けられたアングル材（胴縁）５２に取付けられている。外壁材６の下部は、下方の別の梁構造材に設けられた取付け用鋼板に固定用部材５８により取付けられた外壁材受け金具７に配され、前記受け金具と外壁材との空間部に合成樹脂発泡体の如き緩衝材料１０が充填される。

上部保持構法による外壁構造において、外壁材受け金具に外壁材の一端（下部）を配し、前記受け金具と壁材との空間部に発泡体の如き緩衝材料を充填することにより、地震や強風などにより外壁材に生ずる歪や振動を緩衝し和らげ壁材の破損やクラックの発生を防止する効果を有するので好ましい態様である。

図５は図４のＸ−Ｘ線断面図を示す。また図６は、図４に示す外壁構造における本発明の補強部材の取付け状態を示す一部を切断した正面図である。図６の補強部材３は補強部材を構成する表面金属部材３２がＩ字形状（短冊形状）で柱構造材に取付ける裏面金属部材３１が平板状の態様である。補強部材を構成する表面金属部材３２が延長された固定部が取付け用鋼板１１０に、固定用部材（例えばボルトナット）で固定されており、補強部材を構成するエネルギー吸収体と接合一体化された裏面金属部材３１は柱構造材（間柱）１０１の表面に固定用部材（例えばボルトナット）により固定されている。

図７〜図９に本発明における補強部材の一例を示す。図７は表面金属部材がＴ字形状で裏面金属部材が断面コ字形状である形態の補強部材を示し、（１）は斜視図、（２）は（１）のＢ−Ｂ線断面図、（３）は（１）のＡ−Ａ線断面図を示す。

図８は表面金属部材がＴ字形状で裏面金属部材が平板状である形態の補強部材を示し、（１）は斜視図、（２）は（１）のＢ−Ｂ線断面図、（３）は（１）のＡ−Ａ線断面図を示す。

図９は表面金属部材が十字形状で裏面金属部材が平板状である形態の補強部材を示し、（１）は斜視図、（２）は（１）のＢ−Ｂ線断面図を示す。

制震性を有する補強部材を使用した本発明の外壁構造は、該補強部材を構成する表面金属部材の延長された一端を柱構造材および柱構造材と連結される構造材（梁や土台）に固定し、裏面金属部材は柱構造材に取付けられており、エネルギー吸収体を挟持し一体化した表面金属部材の表面に外壁材が取付けられているので、挟持されたエネルギー吸収体（例えば、高減衰性ゴム）の作用により、外部から加わる応力による建築物における柱構造材や梁構造材や土台等の構造材の動きと、外壁材の動きとが分離され個別の動きをするので、外壁材の剛性を利用して構造体自体の強度を補強することができる。

さらに本発明の外壁構造においては、使用される制震性を有する補強部材を構成する表面及び裏面金属部材が構造材にかかる外部からの応力に対する補強効果を高め、両金属部材に挟持されたエネルギー吸収体（例えば、高減衰性ゴム）の作用と相俟って防振性、耐震性がより高められた外壁構造が得られる。

本発明による外壁構造の一例を示す説明図である。 本発明による木質構造材における外壁構造の実施態様の一例を示す一部切断縦断面図である。 外壁材取付けアングル材を介して外壁材を補強部材に取付けた外壁構造の実施態様の一例を示す部分の要部断面図である。 本発明による鉄骨構造材における外壁構造の別の実施態様の一例を示す一部切断側面図である。 図４のＸ−Ｘ線断面図を示す。 図４に示す外壁構造における補強部材の取付け状態を示す正面図を示す。 本発明に使用される補強部材の一例を示す。 本発明に使用される補強部材の別の態様を示す。 本発明に使用される補強部材の別の態様を示す。

符号の説明

１、１０１ 柱構造材
２、２０１ 梁又は土台構造材
３、３００、３０１，３０２，３０３ 補強部材
３１ 裏面金属部材
３２ 表面金属部材
３３ エネルギー吸収体
３４ 補強部材固定部
４ スペーサー
５ 胴縁
５１、５２ 外壁材取付けアングル材
５３ 胴縁固定ボルト
５４ 取付け用アングル
５６、５７、５８ 固定用部材
６ 外壁材
６１ 取付け下地板
６２ 断熱材
６３ 防湿防水シート
６４ 透湿防水シート
６５ 耐火材又は不燃材
６６ 外装材
７ 外壁材受け金具
８ クッション材
１０ 緩衝材料
１１０ 取付け用鋼板

Claims (6)

1. 柱構造材及び柱構造材と連結する他の構造材間に、裏面金属部材と表面金属部材との間にエネルギー吸収体が挟持されこれらを接合一体化した構成からなる制震性を有する補強部材が取付けられ、該補強部材に外壁材取付け用部材を取付け、該外壁材取付け用部材に外壁材が取付けられた構造からなることを特徴とする建築物の外壁構造。
2. 前記補強部材を、柱構造材及び柱構造材と連結する他の構造材間に架け渡して該補強部材を構成する前記表面金属部材の延長された一端を柱構造材と連結する他の構造材に固定し、該補強部材を構成する裏面金属部材を柱構造材に固定し、エネルギー吸収体と接合一体化された表面金属部材に外壁材取付け用部材を取付け、該外壁材取付け用部材に外壁材を取付けてなることを特徴とする請求項１に記載の建築物の外壁構造。
3. 前記補強部材を構成するエネルギー吸収体が、等価減衰定数（Ｈｅｑ）が１０〜６０％、剪断弾性係数（Ｇ）が０．０５〜２．０Ｎ／ｍｍ²である高減衰性ゴム、粘弾性熱可塑性樹脂から選ばれる１種であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の建築物の外壁構造。
4. 前記補強部材は、表面金属部材の延長された裏面金属部材及び／又はエネルギー吸収体が存在しない部分において柱構造材と連結する他の構造材に固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の建築物の外壁構造。
5. 柱構造材と連結する他の構造材に外壁材受け金具が設置され、該外壁材受け金具内に外壁材の上部及び／又は下部を配し、該受け金具内の外壁材との空間部に緩衝材が充填されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の建築物の外壁構造。
6. 外壁材が、構成部材として少なくとも断熱材を有している外壁材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の建築物の外壁構造。
   

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