JP2007154479A - 木造家屋の耐震構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 地震による様々な振動に対して十分に耐えることができる簡易な構造の木造家屋の耐震構造を提供する。
【解決手段】 基礎１上に固定される土台２と、この土台２の隅部から鉛直方向に立設される複数の主柱３と、これら主柱３の上端に架設された梁４とを備え、前記梁４の隅部近傍にワイヤーＹの上端を固定し、第１の締付部材６を介して、前記ワイヤーＹの下端が土台２の隅部近傍に固定され、前記第１の締付部材６を締付けて前記ワイヤーＹを鉛直方向に緊張してなる木造家屋の耐震構造において、前記梁４の上部に、水平方向に張られる水平ワイヤーＳＹの一端を固定し、第２の締付部材６’を介して、この水平ワイヤーＳＹの他端が、相対する他の梁４の上部に固定され、前記第２の締付部材６’を、前記第１の締付部材６よりも緩い張力で締付けてなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地震等による縦揺れ及び横揺れによる木造建物の倒壊を防止するための木造家屋の耐震構造に関する。

従来より、ビルディング等の大規模構造物においては、大規模地震に対応した種々の耐震構造が開発されているが、このような大規模構造物の耐震構造は、非常に複雑なうえ、莫大な費用を要するために、一般の木造家屋には適用できないものであった。

そのため、従来では、木造家屋の倒壊を防止するため、四角形に形成された梁の隅部に三角形の補強金具を固定したり、或いは、筋交いを設ける等して、その強度を高めることが行なわれているが、このような方法では、例えば、震度５強以上の大規模地震発生時には対応しきれず、木造家屋の倒壊を防ぐことができなかった（例えば、特許文献１参照。）。

特に、近年、震度５強以上の大規模地震が発生することが多くなってきており、木造家屋の崩壊による死者や負傷者の被害は増加傾向にある。

そのため、近年では、基礎上に固定される土台と、この土台の隅部から鉛直方向に立設される複数の主柱と、これら主柱の上端に前記土台と同形に架設された梁とを備えた構造の木造家屋において、前記梁の隅部近傍にワイヤーの上端を固定し、第１の締付部材を介して、前記ワイヤーの下端を土台の隅部近傍に固定したうえで、前記第１の締付部材を締付けて前記ワイヤーを鉛直方向に緊張してなる木造家屋の耐震構造も開発されている（例えば、特許文献２参照。）。

このように、前者の耐震構造では、四方形の構造体の隅部に、前記補強金具を固着することで、隅部に負荷される耐震強度を高めたものであり、また、後者の耐震構造では、土台と梁との間に、ワイヤーを固定し、このワイヤーを緊張させることで、支柱の強度を補強することで、特に、縦方向に負荷される耐震強度を高めたものである。

更に、これら両者を組み合わせた耐震構造であっても、支柱の強度及び梁の強度を補強し、その隅部の強度をも補強するものでしかなく、結局のところ、従来の木造家屋の耐震構造は、その何れもが、土台、支柱及び梁で構成された四方形の構造体の各々の部位を強化して、その四方形の形状を維持しようとする技術思想に基づいて創作された耐震構造である。

ところで、地震の震源からはＰ波と呼ばれる縦波と、Ｓ波と呼ばれる横波が生じ、縦波は横波に比べ伝わる速度が速いが、エネルギーの大きさは横波の方が断然大きく、木造家屋の揺れによる被害の多くは、この横波によるものが多いと考えられている。

特に、阪神大震災などのような直下型地震では、エネルギーの大きいＳ波が地面の真下から来ると、揺れの方向は真横を向くため、揺れ始めは、Ｐ波により縦揺れが比較的大きいが、その後のＳ波が到着して横揺れが大きくなっても、縦揺れは無くなるどころか、さらに大きくなり、これら上下動と激しい水平動が入り混じり、ものすごい振動となって、木造家屋を崩壊することになる。

特開２００４−２３９０３８号 特許第３２３３８２２号公報

しかしながら、従来の木造家屋の耐震構造では、特に、縦揺れの振動に対しては、確かに効果があると思われるが、被害の大きい横揺れの振動に対しては不十分であるという問題があった。

すなわち、前述した通り、従来の木造家屋の耐震構造は、その何れもが、土台、支柱及び梁で構成された四方形の構造体の各々の部位を強化して、その四方形の形状を維持しようとする技術思想に基づくものであるため、このような耐震構造に大きな横揺れが負荷されると、その四方形の形状を維持しようとして、その負担が土台の一部に集中荷重（引張り力、捩れ力）として加わり、図４で示すように、木造家屋を崩壊する危険がある。

もちろん、これらの引張り力や捩れ力に耐え得る補強部材を設ければ良いのであるが、そこまでの強度を高めようとすれば、補強部材を大型化したり、施工も大掛かりなものとなってしまう問題が生じる。

そのため、本願発明者は、従来のような土台、支柱及び梁で構成された四方形の構造体の形状を維持しようとする耐震構造を根底から見直し、これを鋭意研究した結果、これら土台、支柱及び梁で構成された四方形の構造体の形状を維持するのではなく、被害の大きい横揺れの振動に対しては、これを許容する程度に、前記構造体の形状がある程度変形される遊びを備えた耐震構造を新規に創作し、地震による様々な振動に対して十分に耐えることができる簡易な構造の木造家屋の耐震構造を提供するものである。

上記目的を達成するため、本発明に係る木造家屋の耐震構造においては、基礎上に固定される土台と、この土台の隅部から鉛直方向に立設される複数の主柱と、これら主柱の上端に架設された梁とを備え、前記梁の隅部近傍と、この鉛直方向に相対する前記土台には、第１の締付部材を介して、鉛直方向に緊張されるワイヤーを連設すると共に、前記梁の上部と、相対する他の梁の上部には、第２の締付部材を介して、水平方向に張られる水平ワイヤーを連設し、前記第２の締付部材を、前記第１の締付部材よりも緩い張力で締付けてなることを特徴とするものである。

すなわち、本発明では、第２の締付部材を第１の締付部材よりも緩い張力で締付けることで、水平ワイヤーは、鉛直方向に緊張されたワイヤーに比べて、いわゆる遊びを持たせた状態で取り付けられている。

そのため、鉛直方向の振動に対しては、鉛直方向に緊張されたワイヤーが土台と梁とを一体的に連設して、縦揺れに対する木造家屋の崩壊を防止できる。

一方、横揺れに対しては、水平ワイヤーが梁を一体に連設しているのであるが、この水平ワイヤーは、ある程度の遊びを保有した緩い張力で取り付けされているので、この遊びの許容分、すなわち、水平ワイヤーが緊張するまでの間は、梁の形状は、横揺れや捩れに応じて、ある程度自由に変形することができ、土台の一部に集中荷重（引張り力、捩れ力）が負荷されることがなく、木造家屋の崩壊を防止できるのである。

このように、本発明では、地震の縦揺れに対しては、鉛直方向のワイヤーが梁の崩壊を防止すると共に、横揺れに対しては、ある程度の遊びを保有した緩い張力の水平ワイヤーが、土台の一部に負荷される集中荷重（引張り力、捩れ力）を防止することができるのであり、これら両ワイヤーの協働によって、地震による縦横何れの揺れ方向に対しても、木造家屋の崩壊を簡易な構造で防止できるのである。

また、本発明では、木造家屋の構造体として採用される梁を一般的な四角形に形成しており、しかも、水平ワイヤーが、第２の締付部材を介して、梁の隅部近傍と、略対角線に沿って対頂する他の隅部近傍に固定されてなる。

このように、水平ワイヤーを梁の略対角線に沿って張ることで、水平ワイヤーの張り数を最小限にすることができる結果、その施工を容易にできるうえ、対角線に張られた水平ワイヤーは、横揺れによる梁の捩れ方向の荷重にも確実に対応できるのである。

また、本発明では、水平ワイヤーが交差する部位には、少なくとも一方の水平ワイヤーに被覆材を設けてなる。

具体的には、被覆材として、少なくとも一方の水平ワイヤーの適所に、ビニルテープを巻き付けて被覆したり、あるいは、ゴム管や樹脂製管を外挿させて固定したものであっても良いのである。

このような被覆材を設けることで、水平ワイヤー同士が擦れ合って生じるキシミ等の異音を防止すると共に、水平ワイヤー同士が擦れ合う摩擦によって、水平ワイヤーの摩耗を防止し、その耐久性を高めることができる。

また、本発明で好適に用いられる締付部材としては、ターンバックルを用いてなり、このターンバックルを利用すれば、従来と同様の感覚で施工を行うことができるので、作業性を損なうこともないのである。

只、ターンバックルを用いた構造では、図５に示すように、土台１００に固定されたアイナット１０１とターンバックル１０２とを直接連設させることなく、短いワイヤー１０３及び連設用リングキャッチ１０４を介して連設する構造であったため、これでは、構造が複雑なうえ、強い縦揺れに対してターンバックル１０２の螺軸１１２が抜け外れる恐れがあった。

そのため、本発明では、ターンバックル１０２に螺合される螺軸１１２，１１２には、当該ターンバックル１０２を所望の締付力で締付けた後、この螺軸１１２，１１２に抜け外れ不能な規制部を形成している。

この規制部としては、螺軸１１２，１１２の端部を打設してカシメ潰したり、或いは、螺軸１１２，１１２とターンバックル１０２とをスポット溶接する等して簡単に形成することができ、このような規制部を設けることで、螺軸１１２，１１２の抜け外れを確実に防止できる。

なお、規制部としてスポット溶接した場合には、螺軸の回転も規制されるので、螺軸の抜け止めに加え、ワイヤーの緩みを防止する効果も得ることができる。

また、本発明では、ターンバックルを土台に直接連設することで、その構造を簡易にしている。

ここで、土台に直接連設するとは、土台に延設されたボルトに螺合されたアイナットにターンバックルを直接連設すること、又は、前記ボルトにターンバックルを直接連設することを意味している。

本発明によれば、次のような効果がある。
請求項１に係る木造家屋の耐震構造によれば、第２の締付部材を第１の締付部材よりも緩い張力で締付けることで、鉛直方向の振動に対しては、緊張されたワイヤーが土台と梁とを一体に連設して、縦揺れに対する木造家屋の崩壊を防止できると共に、横揺れに対しては、水平ワイヤーを、ある程度の遊びを保有した緩い張力で緊張しているので、横揺れや捩れに対する負荷を木造家屋の全体に分散して吸収することができる結果、土台の一部に集中荷重（引張り力、捩れ力）が負荷されるまでの時間を延長し、木造家屋の崩壊を簡単な構造によって防止できるのである。

また、請求項２に係る木造家屋の耐震構造によれば、水平ワイヤーを梁の対角線に沿って張ることで、水平ワイヤーの張り数をを最小限にすることができる結果、その施工を容易にできるうえ、対角線に張られた水平ワイヤーが、横揺れによって梁が変形される捩れ方向の荷重にも確実に対応できるのである。

また、請求項３に係る木造家屋の耐震構造によれば、請求項２における水平ワイヤーが交差する部位には、少なくとも一方のワイヤーに被覆材を設けてなるので、水平ワイヤー同士が擦れ合って生じるキシミ等の異音を防止できると共に、水平ワイヤー同士が擦れ合う摩擦によって、水平ワイヤーの摩耗を防止し、その耐久性を高めることもできる。

また、請求項４に記載の木造家屋の耐震構造によれば、締付部材としてターンバックルを用いてなるので、従来と同様の感覚で施工を行うことができるので、作業性を損なうこともないのである。

また、請求項５に記載の木造家屋の耐震構造によれば、請求項４におけるターンバックルに螺合される螺軸に規制部を形成することで、螺軸の抜け外れを確実に防止できる。

更に、請求項６に記載の木造家屋の耐震構造によれば、ターンバックルを土台に直接連設することで、その構造をより一層簡易にできるのである。

以下、本発明に係る木造家屋の耐震構造を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明に係る木造家屋の耐震構造Ａの一実施例を示す概略斜視図であり、図２は、図１で示した要部を側面から見た状態の概略側面図、図３は、図１で示した要部を上面から見た状態の概略平面図である。

ここで、各図において共通する部材には、同一番号を付し、重複する説明は省略している。

この木造家屋の耐震構造Ａは、四角形に形成された基礎１上に固定される土台２と、この土台２の隅部から鉛直方向に立設される４本の主柱３と、これら主柱３の上端に、土台２と同形の四角形に架設された梁４とを備えてなる。

なお、本実施例では、支柱３の略中間に梁４と同様の桁５を架設した二階建ての木造家屋を例示しているが、平屋建ての木造家屋でも勿論良いのである。

基礎１には、図２で示すように、土台２を固定するための棒状のボルト１１を、支柱３から３０ｃｍ程度離れた支柱３の近傍位置に埋設しており、このボルト１１の上端に、貫通孔を備えたアイナット２１を螺合している。

一方、ボルト１１の鉛直方向に相当する梁４には、棒状のボルト４１を貫通させ、このボルト４１の上、下に各々アイナット４２、４３を螺合している。

また、本実施例のような桁５を設けた場合には、ボルト１１の鉛直方向に相当する桁５にはワイヤーＹが貫通する貫通孔５１を開設しているが、この貫通孔５１が大きすぎると桁５の強度が低下する恐れがあるので、本実施例では、９ｍｍφの直径を有するワイヤーＹに対して、１６ｍｍφの貫通孔５１を開設している。

そして、梁４の隅部近傍に設けられたアイナット４３に、ワイヤーＹの上端を固定し、貫通孔５１を通じて、このワイヤーＹの下端を第１の締付部材であるターンバックル６の一端に連設固定し、このターンバックル６の他端を、土台２に固定されたアイナット２１に連設固定しているのである。

このターンバックル６は、本体部の上下に、逆方向のネジ溝が形成され、これらネジ溝に係止リングを備えた螺軸６１が各々螺合される周知なものであり、前記本体部を回転することで、上下の螺軸６１が本体部に出没して、ワイヤーＹを伸縮することができる。

なお、ターンバックル６に形成された前記ネジ溝が、土台２を固定するための棒状のボルト１１に螺合可能であれば、アイナット２１を除去して、ターンバックル６の他端を土台２に直接連設することもできる。

また、ワイヤーＹは、その端部をアイナット４３或いはターンバックルに係止したうえで巻き返し、前記端部の適所を金属管でカシメたり、又は、挟持具をボルト、ナットで締め付ける等の周知手段で固定している。

このように取り付けたターンバックル６の本体部を、手指或いは工具等を用いて締付ければ、ワイヤーＹが鉛直方向に緊張され、土台２と梁４を一体化できるのである。

なお、この鉛直方向のワイヤーＹに代えて、長尺の金属棒を鉛直方向に架設して取り付けることも可能である。

また、本発明では、ターンバックル６を所望の締付力で締付けた後、前記螺軸６１の端部をカシメてなる規制部６２を形成し、螺軸６１が本体部から抜け外れることを確実に防止している。

次に、梁４の隅部近傍に固定されたアイナット４２に、第２の締付部材であるターンバックル６’の一端を連設し、このターンバックル６’の他端には、水平方向に張られる水平ワイヤーＳＹの一端に連設すると共に、この水平ワイヤーＳＹの他端は、四角形に形成された梁４に対頂する他の梁４の隅部近傍に固定したアイナット４２に連設している。

このようにして、水平ワイヤーＳＹは、ターンバックル６’を介して、梁４の隅部近傍と、略対角線に沿って対頂する他の梁４の隅部近傍に連設されている。

なお、ここでの対角線とは、対頂する支柱３同士を結んだ一般的な対角線ではなく、図例のように、対頂する梁４の隅部近傍同士を結んだ線を意味している。

このように四角形に形成した梁４の対頂する隅部近傍同士を、２本の水平ワイヤーＳＹを交差させて取り付けたうえで、各々の各ターンバックル６’を、前述同様に手指或いは工具等を用いて締付ければ、水平ワイヤーＳＹが水平方向に緊張されていくのであるが、本発明では、この第２の締付部材であるターンバックル６’を締付ける際に、第１の締付部材であるターンバックル６よりも緩い張力で締付けてなる。

ここで、第１の締付部材であるターンバックル６よりも緩い張力とは、特に、支柱３の太さや数によって変動する支柱３の撓り、すなわち、支柱３の保有する許容応力に応じて調節されるが、少なくとも、鉛直方向に緊張されたワイヤーＹの張力よりも弱く、且つ、四角形に形成された梁４や支柱３が崩壊しない限度までの間に緊張される張力を意味している。

本実施例では、太さ９ｍｍφ、長さ１０ｍの２本の水平ワイヤーＳＹを、四角形の梁４の隅部近傍同士に連設した場合において、鉛直方向に緊張されたワイヤーＹの緩みが無い緊張状態であるのに比べて、水平ワイヤーＳＹは、その長さ１０ｍに対して、その中心、つまり基端から５ｍの部位における撓みが水平高さに対して４〜１６ｃｍ、特に、５〜１２ｃｍの弛めた状態となるように緩い張力で締付けている。この場合において、水平ワイヤーＳＹの緩みが、４ｃｍ未満であると震度５強以上の震災の際にその横揺れを吸収しきれず、その結果、壁や柱に破損が発生する恐れがあり、一方、１６ｃｍを超えると、震度５強以上の震災の際にその横揺れを制御することができず、壁や柱が破損する恐れが発生するので、水平ワイヤーＳＹを設ける意味が無くなる結果、いずれの場合も好ましくないのである。

また、本実施例では、２本の水平ワイヤーＳＹが交差する部位には、少なくとも一方の水平ワイヤー特ＳＹに被覆材７を設けてなり、具体的には、水平ワイヤーＳＹの交差する部位に、ビニルテープを巻き付けてなる被覆材７を設けることで、水平ワイヤーＳＹ同士が擦れ合って生じるキシミ等の異音を防止すると共に、水平ワイヤーＳＹ同士が擦れ合う摩擦によって、当該水平ワイヤーＳＹの摩耗を防止し、その耐久性を高めることができるのである。

このように構成した本発明に係る木造家屋の耐震構造Ａでは、図１及び図３で示すように、地震等の横揺れに対しては、四角形に形成された梁４が、様々な方向に変形しようと荷重を受けるのであるが、水平ワイヤーＳＹが、ある程度の遊びを保有した緩い張力で連設されているので、この遊びの許容分、すなわち、緩い張力が緊張するまでの間は、図３の想像線で示すように、様々な方向に荷重を受けて変形する梁４は、支柱３の撓りによって、全体で吸収し、土台２の一部に集中荷重（引張り力、捩れ力）が負荷されることがなくなるので、木造家屋の崩壊を防止できるのである。

そして、支柱３の撓りが限界近くなったときには、水平ワイヤーＳＹが緊張された状態となるので、これ以上の荷重が負荷されても、この水平ワイヤーＳＹの耐久力によって、梁４及び支柱３の崩壊を防止して、木造家屋の崩壊を防止できるのである。

なお、本実施例で示した水平ワイヤーＳＹに代えて、弾性を備えた長尺のゴム紐（不図示）を、四角形に形成した梁４の対頂する隅部近傍同士に架設することも可能であるが、耐久力の点では、金属製の水平ワイヤーＳＹの方が望ましい。

本発明に係る木造家屋の耐震構造Ａの一実施例を示す概略斜視図である。 図１で示した要部を側面から見た状態を示す概略側面図である。 図１で示した要部を上面から見た状態を示す概略平面図である。 従来の木造家屋の耐震構造における崩壊状態を説明した概略説明図である。 ターンバックルを用いた構造の一例を示す概略側面図である。

符号の説明

Ａ 木造家屋の耐震構造
Ｙ ワイヤー
ＳＹ 水平ワイヤー
１ 基礎
２ 土台
３ 主柱
４ 梁
６ ターンバックル（第１の締付部材）
６’ ターンバックル（第２の締付部材）
６１ 螺軸
６２ 規制部
７ 被覆材

Claims (6)

1. 基礎上に固定される土台と、この土台の隅部から鉛直方向に立設される複数の主柱と、これら主柱の上端に架設された梁とを備え、この梁の隅部近傍と、この鉛直方向に相対する前記土台には、第１の締付部材を介して、鉛直方向に緊張されるワイヤーを連設すると共に、前記梁の上部と、相対する他の梁の上部には、第２の締付部材を介して、水平方向に張られる水平ワイヤーを連設し、前記第２の締付部材を、前記第１の締付部材よりも緩い張力で締付けてなることを特徴とする木造家屋の耐震構造。
2. 梁は、四角形に形成されてなると共に、水平ワイヤーが、第２の締付部材を介して、梁の隅部近傍と、略対角線に沿って対頂する他の隅部近傍に固定されてなる請求項１に記載の木造家屋の耐震構造。
3. 水平ワイヤーが交差する部位には、少なくとも一方の水平ワイヤーに被覆材を設けてなる請求項２に記載の木造家屋の耐震構造。
4. 締付部材は、ターンバックルを用いてなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の木造家屋の耐震構造。
5. ターンバックルに螺合される螺軸には、当該ターンバックルを所望の締付力で締付け、この螺軸に抜け外れ不能な規制部を形成してなる請求項４に記載の木造家屋の耐震構造。
6. ターンバックルは、土台に直接連設してなる請求項４ないし５のいずれか１項に記載の木造家屋の耐震構造。

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