JP2008180028A - 木造住宅の躯体構造と接合金物 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では木造住宅に組み付けられる制震装置において、該制震装置に具備されるブレースと、前記木造住宅のフレームに具備される柱との接合金物、および、前記フレームと制震構造からなる躯体構造の技術に関し、高い剛性・強度を保持しつつ、簡単な構造からなる、木造住宅への制震装置の接合構造の提供を課題とする。
【解決手段】木造住宅のフレームを構成する、柱７とブレース（振動吸収型ブレース２）とを接合するための接合金物であって、該接合金物は柱７の上下中途部において外周面を挟持する、断面視略「コ」字状の取付部材（本体部１６）と、該本体部１６の一側面に一体的に設け、前記ブレースの一側端部と連結される板部材（取付プレート１７）と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、木造住宅に組み付けられる制震装置において、該制震装置に具備されるブレースと、前記木造住宅のフレームに具備される柱との接合金物、および、前記フレームと制震構造からなる躯体構造の技術に関する。

従来より、中・低層建造物では、建造物の耐震性を向上させるために、粘弾性ダンパーや摩擦ダンパー等からなる制震装置を壁部に組み込む構造が知られており、近年、このような制震装置は、木造住宅の耐震構造にも採用されつつある。
ここで木造住宅のフレームを構成する柱や梁は、主に鋼材から構成される制震装置に比べて単位面積あたりの曲げモーメント等に対する剛性や強度が低いため、制震装置を前記フレームに効果的に組付けるためには、接合部材を大きくして多数のボルトやビス螺子等の締結部品を用いる必要があった。また、これに対して、耐震性能の低い小型の制震装置を用いる場合は、接合部材は小さく収まるものの、必要となる制震装置の個数が増加し、経済的にも負担が大きく、組付け作業も容易ではなかった。
これらの点を改良するべく、例えば「特許文献１」に示すように、鉄骨部材からなる矩形枠体をフレームとは独立して構成し、予め前記枠体に制震装置を組み込んだものを木造住宅のフレームに組付ける技術が公知となっている。
特開２００６−１５２７８８号公報

前記「特許文献１」によれば、制震装置が組付けられる柱と梁からなる空間部に沿って矩形枠体を形成する鉄骨部材が配置されるため、該柱の剛性や強度不足を心配する必要もなく、確実に制震装置を木造住宅のフレームに組付けることができ、また、矩形枠体は一体的な剛体として形成されるため、該フレームへの締結部品の必要本数も減らすことができる。
しかし、上記構成の制震装置は構造全体として大型化するため、現場において容易に木造住宅のフレームに組付けることができなかった。
そこで、本発明では高い剛性・強度を保持しつつ、簡単な構造からなる、木造住宅への制震装置の接合構造の提供を課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、木造住宅のフレームを構成する柱とブレースとを接合するための接合金物であって、該接合金物は、前記柱の上下中途部の外周面を挟持する、平断面視略「コ」字状の取付部材と、該取付部材の一側面に一体的に設けられ、前記ブレースの一側端部と連結される板部材とを、具備するものである。

請求項２においては、木造住宅のフレームを構成する、柱とブレースとを接合するための接合金物であって、該接合金物は、上下に分断された前記柱の端部を挿入して接続する鋼管と、該鋼管の一側面にて一体的に設けられ、前記ブレースの一側端部と連結される板部材とを、具備するものである。

請求項３においては、前記鋼管の外径は前記柱の外径に比べて小さく形成され、かつ、該柱の端部には前記鋼管の内径に比べて小さな縮径部を設け、該縮径部を該鋼管に挿入して前記柱に組付けるものである。

請求項４においては、木造住宅のフレームを構成する柱とブレースとを接合するための接合金物であって、アンカーボルトによって前記木造住宅の基礎に固定され、前記柱の基部を固定する土台部と、該土台部に一体的に設けられ、前記ブレースの一側端部が取り付けられる取付部とを、具備するものである。

請求項５においては、柱とブレースを具備するフレームからなる木造住宅の躯体構造であって、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の接合金物と、請求項４に記載の接合金物とのうち、何れか一つ、または、複数の組合せを、具備するものである。

請求項６においては、前記ブレースは、制震ダンパーを組み込んだ振動吸収型ブレースであるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

すなわち、木造住宅のフレームにおいて、該フレームに具備される柱とブレースとの組付けを、柱側に固定する取付部材（又は、鋼管若しくは土台部）と、前記ブレースの一側端部と連結される板部材とを、一体的に備えた接合金具により行うことで、別途独立した接続部材を用いることなくブレースと柱とを直接接合することができる。また、接合金具を用いるので熟練技術も必要とせず、誰もが容易に組付け作業を行うことが可能である。これに加え、木製の柱であっても柱側に固定する取付部材（又は、鋼管若しくは土台部）を接合金具に備えることで、柱に加わる応力の集中を回避するとともに、高剛性に柱とブレースとを接合することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る接合金具を用いた、制震装置のフレームへの組付構造を示す全体正面図である。
図２は実施例１に係る『コ型柱固定金具』の全体構造を示す正面図である。
図３は同じく平面図である。
図４は実施例１に係る『柱脚金物』の全体構成を示す正面図である。
図５は同じく側面図である。
図６は実施例２に係る『柱分割式柱固定金具』の全体構造を示す正面図である。
図７は同じく平面図である。
図８は実施例３に係る『挟み込み式柱固定金具』の全体構造を示す正面図である。
図９は同じく平面図である。

まず、本発明の実施例１に係るブレースの接合構造を用いた制震装置１の全体構成について、図１を用いて説明する。

［制震装置１の全体配置］
制震装置１は住宅等に代表される建造物の躯体フレーム（柱７や梁８）の間に設けられ、地震等により入力される振動エネルギーを吸収するものである。
すなわち、制震装置１は主に制震ダンパーを組み込んだブレースやブレース型ダンパー等からなる、振動エネルギーを吸収して振動を減衰させる機能を備えたブレース（筋交い）から構成され、本実施例では、粘弾性体を内部に組み込み振動を吸収するブレース型粘弾性ダンパー（振動吸収型ブレース２）が採用されている。

ここで、本実施例では建造物として木造住宅を想定しており、前記躯体フレームを構成する柱７や梁８の組付け、および、柱７の基礎１２への固定には、各々接続部位によって専用の接続金物４・１３等が用いられている。

すなわち、図１において、平行に立設される２本の柱７・７の上端部には、パイプ部材１３ａの一端部にプレート部材１３ｂを固設した柱頭金物１３等が用いられており、該プレート部材１３ｂを柱７の上端部に設けたスリットに挿入して固定し、かつ、該パイプ部材１３ａを梁８に挿入して固定することで、両部材（柱７と梁８）が組み付けられる。

また、前記２本の柱７・７の下端部には後述する柱脚金物４等が設けられており、前記柱頭金物１３と同じく、該柱脚金物４に具備される取付プレート２６を柱７の下端部に設けたスリットに挿入して固定し、かつ、該柱脚金物４の下面に設けられる貫通孔と基礎１２とがアンカーボルト１１を介して固定されている。

振動吸収型ブレース２・２は平行して立設される柱７・７と、該柱７・７の端部において横架される梁８・８と、により囲まれた略矩形の空間部において、一方の柱７の略中央部に設けられるコ型柱固定金具３（あるいは、柱分割式固定金具５や、挟み込み式柱固定金具６）を介して、略「く」の字状に２本配置されている。前記「コ型柱固定金具３」については、後述する。

このようにして、柱７や梁８の組付け、および、柱７の基礎１２への固定に用いられる接続金物４・１３等や、前記コ型柱固定金具３等を介して、振動吸収型ブレース２・２は柱７に直接組み付けられるため、鉄骨部材からなる矩形枠体に予め振動吸収型ブレース２・２を組付けたユニットを構成して前記空間部に配置したり、あるいは、多数のボルトやビス螺子等の締結部材を用いることなく、容易、かつ、省スペースにて制震装置１を構成することができる。

［コ型柱固定金具３］
次に、コ型柱固定金具３の詳細について、図２、および、図３を用いて説明する。
コ型柱固定金具３は振動吸収型ブレース２を柱７に直接組付けるための固定金具であり、該柱７に組み付けられる本体部１６や、前記振動吸収型ブレース２端部の取付部材９・９に組み付けられる取付プレート１７等から構成される。

本体部１６は断面視略「コ」の字形状を有する型鋼部材（溝形鋼）から形成されており、その対向する二面のうち一方の略中央部において、取付プレート１７が外側に向かって長手方向に垂直に配置されている。また、本体部１６と取付プレート１７との間隙には、本体部１６の剛性を高めるべく矩形形状のプレート１８が設けられ、これら部材１６・１７・１８が一体として溶接等により固設されている。

取付プレート１７は略「く」の字形状の平板部材から形成されており、その中央部において、前記プレート１８に固設されている。また同時に、プレート１８の中央部付近には複数のスチフナ１９・１９・・・が直角に設けられており、地震等により外部から過大なモーメント力が加えられても、コ型柱固定金具３は破損することが無きように剛性が高めてられている。

取付プレート１７の両端部付近には複数の取付孔１７ａ・１７ａ・・が穿孔されており、ボルト等による締結部材を介して、振動吸収型ブレース２端部の取付部材９と組み付けられる。また、本体部１６の長手方向両端部付近には、その対向する両面に対して同軸に貫通する複数の貫通孔１６ａ・１６ａ・・・が穿孔されており、ボルト等による締結部材を介して、柱７と組み付けられる。

このようにしてコ型柱固定金具３は構成され、断面視「コ」字状の取付部材（溝形鋼）からなる本体部１６と、該本体部１６の一側面にて一体に溶接し、前記振動吸収型ブレース２の一側端部と連結される板部材（取付プレート１７）と、を具備することにより、該コ型柱固定金具３を柱７へ組付けるには、該柱７の上端、あるいは、下端から本体部１６を挿入することもなく、該柱７の任意の位置にて、本体部１６の開放面を利用して組付けることができる。このため、木造住宅のフレームの組付けが完了した後においても自由にコ型柱固定金具３を柱に配置して、振動吸収型ブレース２を組付けることができる。

また、コ型柱固定金具３は本体部１６を介して柱７の外周面を挟持するようにして組み付けられることから、両部材１６・７の接触部は面接触となるため、単位面積あたりのモーメントに対する剛性や強度が鋼材に比較して低い木造の柱７においても、十分な剛性や強度を確保することができる。

さらに、コ型柱固定金具３を柱７に組付けた場合には、該柱７の本体部１６が接触する他方の面、すなわち、図２における正面については、突起物等は存在せず、後に振動吸収型ブレース２が配置される建造物の躯体フレームの空間部全面において、平板部材からなる補強材３９（図１を参照。）を設ける場合でも、該補強材３９の一部に切り込みを入れて、干渉物を避ける必要もないのである。

［柱脚金物４］
次に、柱脚金物４の詳細について、図４、および、図５を用いて説明する。
柱脚金物４は土台部２０と、取付部２１と、により構成される。
土台部２０は上下方向に平行して配置する上フランジ２２、および、下フランジ２３と、該両フランジ２２・２３の間を繋ぐ複数のウエブ２５・２５、および、複数のスチフナ２４・２４と、により構成されており、前記下フランジ２３の四隅には貫通孔２３ａ・２３ａ・２３ａ・２３ａが穿孔されている。

取付部２１は略矩形の平板部材からなる取付プレート２６と、断面視略「コ」の字形状を有する２本の取付部材２７・２７とから構成される。
取付プレート２６は、前記土台部２０の上フランジ２２の上面中央部において、長手方向に向かって直角に立設されており、略中央から片側の範囲（図４における左側）において複数の取付孔２８・２８・・・が設けられる。また、他方側の上端部（図４における右上端部）には取付部材２７・２７が取付プレート２６の表裏面において該取付プレート２６を挟み込むようにして斜上方に延出して設けられており、該取付部材２７・２７の先端部付近には複数の取付孔２７ａ・２７ａが同軸上に両部材２７・２７を貫通するようにして設けられている。

ここで、柱７の下端部には前記取付プレート２６の取付孔２８・２８・・・と同じ寸法配置からなる取付孔（図示せず。）と、該取付孔２８・２８・・・に直交して設けられるスリット２９と、が設けられており、該スリット２９に前記取付プレート２６が挿入されることで、柱７と柱脚金物４とはボルト等による締結部材を介して組み付けられる。
また、振動吸収型ブレース２の一側端部には前記取付プレート２６と同じ厚み寸法からなる板部材１０が設けられており、該板部材１０が前記取付部材２７・２７の間隙に挿入され、振動吸収型ブレース２と柱脚金物４とはボルト等による締結部材を介して組み付けられる。

このようにして柱７と、振動吸収型ブレース２と、は柱脚金物４に同時に組み付けられており、かつ、該柱脚金物４は下フランジ２３に設けられる貫通孔２３ａを介してアンカーボルト１１等を利用して基礎１２に組み付けられる。

すなわち、木造住宅のフレームを構成する、柱７とブレース（振動吸収型ブレース２）とを接合するための接合金物であって、アンカーボルト１１によって前記木造住宅の基礎１２に固定し、該柱７の基部を固定する土台部２０と、該土台部２０に一体的に設けられ、前記振動吸収型ブレース２の一側端部が取り付けられる取付部２１とを具備することにより、前記振動吸収型ブレース２は柱脚金物４を介して、基礎１２に直接組み付けられることになり、従来のように組付け個所に多数のボルトやビス等を用いたり、あるいは、鉄骨からなる別枠のフレームに予め組み込んだりすることもなく、容易に振動吸収型ブレース２を柱７に組付けることができ、かつ、組付け個所におけるモーメントに対する剛性を簡易な構造で向上させることができる。

次に、本発明の実施例２に係るブレースの接合構造を用いた制震装置１として、柱分割式固定金具５について、図６、および、図７を用いて説明する。
なお、実施例２における制震装置１は実施例１に対して『コ型柱固定金具３』が『柱分割式固定金具５』に代替される点にのみ違いを有しており、その他、採用される振動吸収型ブレース２や、柱脚金物４等については同等品が採用される。従って、重複する説明は省略する。

［柱分割式固定金具５］
柱分割式固定金具５は振動吸収型ブレース２を柱７に直接組付けるための固定金具であり、該柱７に組み付けられる本体部３０や、前記振動吸収型ブレース２端部の取付部材９・９に組み付けられる取付プレート３１等から構成される。

本体部３０は柱７の断面形状に比較して幾分小さな寸法からなる同形状の鋼管部材から形成されており、一方の側面中央部において、取付プレート３１が外側に向かって長手方向に垂直に配置されている。また、本体部３０と取付プレート３１との間隙には、本体部３０に対する剛性を高めるべく矩形形状のプレート３２が設けられ、これら部材３０・３１・３２が一体として溶接等により固設されている。

取付プレート３１は略「く」の字形状の平板部材から形成されており、その中央部において、前記プレート３２に固設されている。また同時に、取付プレート３１の中央部付近には複数のスチフナ３３・３３・・・が直角に設けられており、地震等により外部から過大なモーメント力が加えられても、柱分割式固定金具５は破損することが無きように剛性が高められている。

取付プレート３１の両端部付近には複数の取付孔３１ａ・３１ａ・・・が穿孔されており、ボルト等による締結部材を介して、振動吸収型ブレース２端部の取付部材９・９と組み付けられる。また、本体部３０の長手方向両端部付近には、該取付プレート３１が設けられる面からその対向する面に向かって同軸に貫通する複数の貫通孔１６ａ・１６ａ・・・が穿孔されており、ボルト等による締結部材を介して、柱７と組み付けられる。

一方、柱７は長手方向中央部において二分割に分断されており、その分断される各々の柱部位７ａ・７ａの一端部には、断面積を縮小した縮径部７ｂ・７ｂが一定の範囲で設けられている。そして、各々の柱部位７ａ・７ａは各々の該縮径部７ｂ・７ｂを対向するようにして同軸上に配置されている。

ここで、図６に示すように、柱７の中央部に配置される縮径部７ｂ・７ｂの配置寸法Ｘは、前記本体部３０の長さ寸法Ｙと比べて幾分長くなるように設けられており、また、該縮径部７ｂの断面形状は本体部３０を形成する鋼管の内径と比べて僅かに小さくなるようにして設けられている。

このような構成からなる柱分割式固定金具５、および、柱７は、該柱分割式固定金具５の本体部３０の両端部に、該柱７に設けられる各々の縮径部７ｂ・７ｂを挿入することにより組み付けられている。

すなわち、木造住宅のフレームを構成する、柱７とブレース（振動吸収型ブレース２）とを接合するための接合金物であって、該接合金物は上下に分断された前記柱（柱部位７ａ・７ａ）の端部を挿入して接続する鋼管（本体部３０）と、該本体部３０の一側面にて一体的に設け、前記振動吸収型ブレース２の一側端部と連結される板部材（取付プレート３１）と、を具備することから、柱７（の縮径部７ｂ）の外周面全体に対して巻きつけるようにして前記本体部３０を組付けることとなるため、両部材１６・７の接触部は面接触となり、単位面積あたりのモーメントに対する剛性や強度が鋼材に比較して低い木造の柱７においても、十分な剛性や強度を確保することができる。

また、前記本体部３０の外径は柱７の外径に比べて小さく形成され、かつ、該柱７の端部には該本体部３０の内径に比べて小さな縮径部７ｂを設け、該縮径部７ｂを該本体部３０に挿入して該柱７に組付けることから、柱７の正面、および、裏面については、突起物等は存在せず、後に振動吸収型ブレース２が配置される建造物の躯体フレームの空間部全面において、平板部材からなる補強材３９（図１を参照。）を設ける場合でも、該補強材３９の一部に切り込みを入れて、干渉物を避ける必要もないのである。

次に、本発明の実施例３に係るブレースの接合構造を用いた制震装置１として、挟み込み式柱固定金具６について、図８、および、図９を用いて説明する。
なお、実施例３における制震装置１は実施例１に対して『コ型柱固定金具３』が『挟み込み式柱固定金具６』に代替される点にのみ違いを有しており、その他、採用される振動吸収型ブレース２や、柱脚金物４等については同等品が採用される。従って、重複する説明は省略する。

［挟み込み式柱固定金具６］
挟み込み式柱固定金具６は振動吸収型ブレース２を柱７に直接組付けるための固定金具であり、前記振動吸収型ブレース２端部の取付部材９・９に組み付けられる取付部３４や、該取付部３４を柱７に固定するための、矩形形状からなる平板部材３５等により構成される。

取付部３４は略「く」の字形状の平板部材から形成される取付プレート３６が具備されており、該取付プレート３６の側面中央部において矩形形状のプレート３７が長手方向に延出して垂直に固設されている。また、取付プレート３６の中央部付近には複数のスチフナ３８・３８・・・が直角に設けられており、地震等により外部から過大なモーメント力が加えられても、該取付プレート３６が破損することが無きように剛性が高めてられている。

取付プレート３６の両端部付近には複数の取付孔３４ａ・３４ａ・・・が穿孔されており、ボルト等による締結部材を介して、振動吸収型ブレース２端部の取付部材９・９と組み付けられる。また、取付プレート３７と、前記平板部材３５の長手方向両端部付近には、共に同じ配置寸法からなる複数の取付孔３５ａ・３５ａ・・・と、取付孔３７ａ・３７ａ・・・が穿孔されており、該取付プレート３７と平板部材３５によって柱７を挟み込むようにして、挟み込み式柱固定金具６はボルト等による締結部材を介して、柱７に組み付けられる。

このような構成からなる挟み込み式柱固定金具６を用いて振動吸収型ブレース２と柱７とを組付けることにより、該挟み込み式柱固定金具６を柱７へ組付けるには、該柱７の任意の位置にて組付けることができ、木造住宅のフレームの組付けが完了した後においても自由に挟み込み式柱固定金具６を柱に配置して、振動吸収型ブレース２を組付けることができる。

すなわち、柱７とブレース（振動吸収型ブレース２）を具備するフレームからなる木造住宅の躯体構造であって、前記コ型柱固定金具３や、柱分割式柱固定金具５や、挟み込み式柱固定金具６の何れか一項に記載の接合金物と、前記柱脚金物４とを具備することにより、従来のように多数の締結部材（ボルト等）を用いたり、鉄骨フレームに予め組付けたりする必要もなく、容易に振動吸収型ブレース２を柱７に組付けることができ、かつ、前記ブレースを、制震ダンパーを組み込んだ振動吸収型ブレース２とすることにより、容易に木造住宅の躯体フレームに耐震性能を付加することができる。

また、挟み込み式柱固定金具６は該取付プレート３７と平板部材３５によって柱７の外周面を挟み込むようにして組み付けられることから、両部材３５・３７の接触部は面接触となり、単位面積あたりのモーメントに対する剛性や強度が鋼材に比較して低い木造の柱７においても、十分な剛性や強度を確保することができる。

さらに、挟み込み式柱固定金具６を柱７に組付けた場合には、該柱７の他方の面、すなわち、正面、および、裏面における柱７の側面については、突起物等は存在せず、後に振動吸収型ブレース２が配置される建造物の躯体フレームの空間部全面において、平板部材からなる補強材３９（図１を参照。）を設ける場合でも、該補強材３９の一部に切り込みを入れて、干渉物を避ける必要もないのである。

本発明の一実施例に係る接合金具を用いた、制震装置のフレームへの組付構造を示す全体正面図。 実施例１に係る『コ型柱固定金具』の全体構造を示す正面図。 同じく、図２に記載のＡ矢視における平面図。 実施例１に係る『柱脚金物』の全体構成を示す正面図。 同じく、図４に記載のＢ矢視における側面図。 実施例２に係る『柱分割式柱固定金具』の全体構造を示す正面図。 同じく、図６に記載のＣ矢視における平面図。 実施例３に係る『挟み込み式柱固定金具』の全体構造を示す正面図。 同じく、図８に記載のＤ矢視における平面図。

符号の説明

１ 制震装置
２ 振動吸収型ブレース
３ コ型柱固定金具
４ 柱脚金具
７ 柱
８ 梁
１１ アンカーボルト
１２ 基礎
１３ 柱頭金具
１６ 本体部
１７ 取付プレート
２６ 取付プレート
３９ 補強材
１３ａ パイプ部材
１３ｂ プレート部材

Claims (6)

1. 木造住宅のフレームを構成する柱とブレースとを接合するための接合金物であって、該接合金物は、前記柱の上下中途部の外周面を挟持する、平断面視略「コ」字状の取付部材と、該取付部材の一側面に一体的に設けられ、前記ブレースの一側端部と連結される板部材とを、具備することを特徴とする接合金物。
2. 木造住宅のフレームを構成する、柱とブレースとを接合するための接合金物であって、該接合金物は、上下に分断された前記柱の端部を挿入して接続する鋼管と、該鋼管の一側面にて一体的に設けられ、前記ブレースの一側端部と連結される板部材とを、具備することを特徴とする接合金物。
3. 前記鋼管の外径は前記柱の外径に比べて小さく形成され、かつ、該柱の端部には前記鋼管の内径に比べて小さな縮径部を設け、該縮径部を該鋼管に挿入して前記柱に組付けることを特徴とする、請求項２に記載の接合金物。
4. 木造住宅のフレームを構成する柱とブレースとを接合するための接合金物であって、アンカーボルトによって前記木造住宅の基礎に固定され、前記柱の基部を固定する土台部と、該土台部に一体的に設けられ、前記ブレースの一側端部が取り付けられる取付部とを、具備することを特徴とする接合金物。
5. 柱とブレースを具備するフレームからなる木造住宅の躯体構造であって、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の接合金物と、請求項４に記載の接合金物とのうち、何れか一つ、または、複数の組合せを、具備することを特徴とする木造住宅の躯体構造。
6. 前記ブレースは、制震ダンパーを組み込んだ振動吸収型ブレースであることを特徴とする、請求項５に記載の木造住宅の躯体構造。

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