JP2009084952A - 耐力板 - Google Patents

Abstract

【課題】
木造建築物の強度を向上できるほか、余震の際の被害を軽減できる耐力板を提供すること。
【解決手段】
横架材３２，３３や柱３４，３５で構成される矩形状の枠体３１の側面を完全に塞ぐ外側板１２と、この外側板１２と一体化され且つ枠体３１内の中空部３６に嵌まり込む内側板１３と、で構成される耐力板１１を固定釘２１で枠体３１に取り付けることで、水平荷重により枠体３１が平行四辺形状に変位した場合、外側板１２がこれに対抗するほか、内側板１３の端面が柱３４，３５に接触して、枠体３１の変形を抑制する。しかも枠体３１の変形が過大になると、上側の横架材３２が内側板１３の上面に載置され、過大な垂直荷重にも耐えることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、木造建築物の強度を向上するための耐力板に関する。

木造軸組工法は、土台や柱や梁などの部材を相互に締結して建物の骨格を構成しているが、部材同士の締結部は、建物の強度を維持する上で極めて重要な箇所であり、古くから様々な対策が講じられている。また締結部に過度な荷重が集中しないよう、柱や梁などを斜めに結ぶ火打ちや筋交いといった部材も広く使用されており、これらを適切に配置することで建物の強度が向上して、地震や強風などに耐え抜いて建物の損壊を防止する。

また木造軸組工法による既存の建物の耐震性を向上する場合、柱や梁を交換するといった大規模な工事は様々な要因で実質的に不可能であるため、通常は補強金物や筋交いを追加する工事が行なわれる。このような補強工事は、適切な設計施工を行うことで必要十分な強度を確保でき、しかも建て替えに比べて費用が大幅に抑制できるほか、工事期間中も建物を継続して使用できるなど利点が多く、今後も一定の需要が続くものと予想される。

軸組工法による建物の強度を向上する方法は、前記のように筋交いを配置するなど様々だが、他の方法として柱や梁などの側面に板を貼り付けることも有効である。この板によって軸組の変形が抑制される上、締結部に過度な荷重が集中することを防止でき、さらに施工も容易であるなど利点が多く、下記特許文献のような技術開発が行われている。しかし、このような板も必ずしも万全ではなく、軸組と板との締結が不十分になると本来の機能を発揮できない恐れがある。
特開平１１−１６６２８９号公報

近年、日本国内では比較的規模の大きい地震が頻発している。この際は、最も揺れの大きい本震の後、やや規模の小さい余震がしばらく続くことが多い。そのため、本震の際に建物が大きく損壊しなかった場合でも、締結部などが局地的に破壊されて強度が低下して、後の余震に耐えられず建物が損壊することがある。このような余震での損壊を防止するには、単なる強度の向上とは異なる対策を講じる必要がある。

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、木造建築物の強度を向上できるほか、余震の際の被害を軽減できる耐力板の提供を目的としている。

前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、上下の横架材と左右の柱とで構成される矩形状の枠体を補強するために用いられる耐力板であって、該耐力板は、外側板と内側板と両内外側板の結合手段とを備え、前記外側板は、枠体の中空部全面を塞ぐ大きさで且つ外縁部に打ち込まれる固定釘によって枠体と一体化可能であり、更に内側板は枠体内の中空部に嵌まり込むことを特徴とする耐力板である。

本発明において横架材は、土台や梁など、水平方向に敷設される部材を指しており、また柱は垂直方向に延びていることを前提とする。そして、上下に間隔を空けて並ぶ二本の横架材と、両横架材を結ぶように直立する二本の柱とで構成される矩形状の構造物を枠体と規定するほか、この中の柱などに囲まれた空間を中空部と規定する。なお枠体の高さや幅に制限はなく、建物の土台から屋根付近までを一気に結ぶ大形のものから、各階毎に分散する小形のものなど、広範囲に適用できる。また本発明では、枠体の中空部が正視できる方向を側面と規定して、この側面に直交する方向（柱にさえぎられて中空部が視認できない方向）を端面と規定する。

外側板は、枠体の側面に接触する板材であり、枠体の中空部を完全に塞ぐと同時に、その外縁部は、全域で枠体と面接触するものとする。したがって外側板と枠体とが重なっている額縁状の領域に沿って固定釘を連続的に打ち込むことで、双方が完全に一体化する。この額縁状の領域の幅については自在に決定できるが、固定釘を確実に打ち込める程度の距離は確保する必要がある。なお固定釘は、枠体に外側板を取り付けることができるならば、単純な丸釘のほか、ネジ釘や鋲などを使用しても良い。

内側板は、外側板と一体化されており、外側板からせり出して枠体内の中空部に嵌まり込む板材である。したがって内側板は、枠体の中空部よりも小さいことが要求される。施工の際は、内側板と外側板とが一体化した状態で、外側板を枠体の側面に接触させて、内側板を中空部に嵌め込む。このように構成することで、枠体に何らかの外力が作用した場合、外側板がこれに抵抗すると共に、内側板の両端面のほか上面および下面が枠体と接触することで、筋交いなどと同様な効果が発揮され、枠体の変形を防止できる。当然ながら内側板と外側板は、釘類や接着材などの結合手段を用いて強固に一体化する必要があり、双方が異なる挙動を示すことはない。なお内側板は、外側板とだけ一体化しており、枠体と直接的に締結されている訳ではない。また内側板と外側板のいずれも、厚さが一定の単純な板材の使用を前提としており、素材については合板を含む木質系とする。ただし外側板や内側板は、必ずしも完全な板である必要はなく、強度に問題が生じない範囲で孔や溝やくり抜きなどを設けても良い。

請求項２記載の発明は、外側板と内側板との結合構造を限定するもので、耐力板を構成する外側板と内側板との間には、棒材が挟み込まれていることを特徴とする。内側板と外側板との結合構造については、接着などの手段で双方を単純に面接触させても良いが、本発明のように何らかの棒材を介在させることもできる。ここで棒材とは、木質系の素材を用いた矩形断面の棒であり、その大きさや配置は使用箇所に応じて都度決定されるが、様々な荷重が作用した場合でも、内板と外板との一体性が維持できるようにする。このように構成することで、内側板の厚さを抑制しながら、内側板を枠体の内部寄りに配置でき、内側板の中心を枠体の中心に一致させることも容易に実現する。

請求項３記載の発明は、内側板の詳細を規定したもので、内側板の上面と下面との間の中央部分は、左右の柱の間隔と等しい横幅であり、且つ内側板の左右両端面には、上下に進むにつれて柱から離隔する傾斜面が形成されていることを特徴とする。中央部分とは、内側板を直立させた状態で、上下方向に対して内側板の中央になる高さを意味しており、この中央部分では、内側板の端面と柱との隙間が、製作誤差などを考慮して最大でも２ｍｍ程度になっている。また傾斜面は、中央部分を基点として、上側および下側に進むに連れて柱との距離が遠ざかるように傾いている端面を指す。

請求項４記載の発明は、内側板の詳細を規定したもので、内側板の外縁部と枠体との距離は、全域で５ｍｍ以下であることを特徴とする。ここで外縁部とは、内側板の両端面と上面と下面から成る端面の全周である。内側板は、枠体が変形した際、その外縁部が枠体と接触することで、枠体の変形に対抗する機能を有する。しかし本発明品を既設の建物に使用する場合、経年変形などによって枠体の正確な形状の把握が困難な場合がある。そこで本発明のように数値をわずかに緩和することで、内側板が大き過ぎて枠体の中空部に嵌まらないといった不具合を防止でき、しかも双方に過度な隙間ができず、枠体の変形は一定の範囲で抑制される。

請求項１記載の発明のように、枠体の側面に外側板と内側板とで構成される耐力板を組み込むことで、枠体を変形させようとする荷重が作用した場合、初期の段階では外側板が荷重を受け止めて変形に対抗して、枠体の角の締結部に過大な荷重が作用することを回避する。また、一段と強力な荷重が作用した場合、枠体の変形によって内側板の両端面のほか、上面や下面も枠体に接触する。そのため内側板によっても荷重を負担できるため、強力な荷重にも確実に対抗できる。特に上下の横架材の間隔が狭まった場合には、横架材を柱だけではなく、内側板によっても支持できるため、垂直荷重に対して強力に対抗できる。この内側板の上に横架材を載せる機能は、本震で柱や梁などの締結部の強度が失われた後でも発揮できるため、余震の際にも建物の耐久性を維持できる。また外側板および内側板は単なる木製の板であり、所定の厚さと強度があれば素材の選定は自在であり、しかも釘などで取り付けが可能で作業性に優れ費用も抑制でき、耐震構造の更なる普及が期待できる。

請求項２記載の発明のように、外側板と内側板との間に棒材を挟み込むことで、内側板の厚さを抑制しながら、内側板を枠体の中央部に配置できるようになる。これによって枠体が変形した場合、内側板はバランス良く横架材を支持できるため、内側板が屈曲して中空部から離脱することや、上側の横架材が落下するといった問題を回避できる。

請求項３記載の発明のように、内側板に傾斜面を形成することで、枠体がわずかに変形しただけの場合、内側板の端面が柱に接触しない。そのため建物の微少な振動が許容され、建物全体を振動させることで揺れを素早く吸収できる。また枠体の変形量が大きくなった場合には、傾斜面が柱に接触して更なる変形に対抗するほか、内側板の上面に横架材が接触するため、横架材を直接的に支持して枠体の損壊を防止する。

請求項４記載の発明のように、内側板の外縁部と枠体との距離を全域で５ｍｍ以下とすることで、既設の建物に本発明品を取り付ける場合、枠体の経年変形によって内側板が中空部に収容できないといった不具合を防止して、円滑な施工が実現できる上、本来の内側板の効果も期待できる。

図１は、本発明による耐力板１１の構成例を示しており、図１（Ａ）は枠体３１に耐力板１１を取り付ける前の状態で、図１（Ｂ）は取り付けた後の状態である。枠体３１は、水平方向に配置されている二本の横架材３２，３３と、この間を結ぶ二本の柱３４，３５で構成される矩形状である。ここに示す横架材３２，３３は、建物の両側を結ぶ長尺のもので、その一部だけを描いている。また柱３４，３５は、二本の横架材３２，３３の間だけを結ぶ比較的短いものだが、これは一例に過ぎず、矩形状の枠体３１が構成されるならば、その大きさや部材の配置は自在である。

耐力板１１は、外側板１２と内側板１３の二枚の板を貼り合わせた構造で、いずれも汎用のベニヤ板に比べてはるかに厚い合板を使用している。外側板１２は単純な長方形だが、その大きさは枠体３１の中空部３６を完全に塞ぐと共に、その外縁部の全域が枠体３１に接触できる。また内側板１３は、上下方向に見て中央部分の横幅が最も大きくなっており、ここから上または下に向かうに連れて、横幅が小さくなる菱形に似た形状であり、この勾配がついている端面を傾斜面１４と規定する。なお外側板１２と内側板１３とは、多数の結合釘２２（結合手段）によって一体化されている。この結合釘２２は、上下左右に一定の間隔を空けて面状に打ち込まれており、各板が分離することはない。

図１（Ｂ）は、耐力板１１が枠体３１に固定された状態であり、図１（Ａ）とは反対側から見た様子である。外側板１２の外縁は、額縁状に枠体３１と面接触しており、また内側板１３は枠体３１内の中空部３６に嵌まり込んでいる。しかも外側板１２は、全周に連続的に打ち込まれた固定釘２１によって枠体３１と一体化している。これによって枠体３１に何らかの荷重が作用した場合、まずは外側板１２がこれに抵抗して、横架材３２，３３や柱３４，３５の締結部に作用する荷重を緩和する。さらに過大な荷重が作用した場合、外側板１２が湾曲し始めるが、その際は内側板１３の外縁部が枠体３１と接触して、枠体３１に作用する荷重を直接受け止めると共に、この荷重を内側板１３の全体に拡散して、締結部などの破損を防止する。

図２は、図１に示す耐力板１１の形状を示しており、図２（Ａ）は正面図で、図２（Ｂ）は縦断面図で、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）の下部の拡大図である。内側板１３は、正面図のように上面と下面との間の中央部分に限り柱３４，３５と接触しているが、それよりも上側および下側では、傾斜面１４になっている。このような枠体３１に何らかの水平荷重が作用して柱３４，３５が屈曲し始めると、やがて柱３４，３５は内側板１３の傾斜面１４に接触する。それ以降、柱３４，３５は内側板１３で支持され、これ以上の屈曲が抑制される。なお図２（Ａ）に示す寸法値は、実際に施工する場合の一例であり、柱３４，３５の高さが２６５５ｍｍで、傾斜面１４の末端では柱３４，３５との距離が１１ｍｍとなっている。したがって実際の傾斜面１４は、図よりも垂直に近い。

また図２（Ｃ）のように、外側板１２と内側板１３とは、双方を貫通する結合釘２２によって一体化されているほか、外側板１２と枠体３１との間は、固定釘２１によって一体化されている。固定釘２１や結合釘２２は、単体での強度に限界があるため、一定の距離を空けて連続的に配置してあり、特定の釘に過大な荷重が作用することはない。そのほか、内側板１３の上面および下面と横架材３２，３３との距離は、加工誤差などを考慮して２ｍｍ程度は確保されている。

図３は、図２に示す枠体３１が変形した際の内側板１３の挙動を示す正面図で、図３（Ａ）は中規模の変形で、図３（Ｂ）は大規模な変形である。図３（Ａ）では、内側板１３が枠体３１に接触しておらず、枠体３１自体の強度や外側板１２によって荷重に対抗しており、内側板１３は単に外側板１２と一体で移動しているに過ぎない。なおこの程度の変形では、建物が損壊する恐れはない。しかし図３（Ｂ）のように、柱３４，３５の水平方向の変位が過大になると、内側板１３の傾斜面１４が柱３４，３５と接触し始める。しかも内側板１３の上面および下面と横架材３２，３３の微少な隙間も消滅する。したがって柱３４，３５は、内側板１３によって傾きを押し戻すような反力を受けるほか、上側の横架材３２が柱３４，３５および内側板１３で支持され、これ以上の変形を防止できる。

図４は、図１に示す耐力板１１を枠体３１の両側面に配置した状態を示しており、図４（Ａ）は斜視図で、図４（Ｂ）は縦断面図である。耐力板１１は施工上などの都合で、通常は片側だけの取り付けになるが、状況が許せばこのように両側に使用することもできる。これによって枠体３１の強度が大幅に向上するほか、内側板１３が対称に配置されるためバランスも良くなる。

図５は、外側板１２と内側板１３との間に棒材１５を挟み込んだ耐力板１１の構成例を示しており、図５（Ａ）は概要を示す斜視図で、図５（Ｂ）は耐力板１１を据え付けた後の縦断面図である。外側板１２の側面には計三本の棒材１５が固定されており、これに内側板１３を接触させた後、双方を一体化するための結合釘２２を上下方向に所定の間隔を空けて連続的に打ち込む。これによって内側板１３は実質的に外側板１２と一体化する。このように棒材１５を介在させることで、図５（Ｂ）のように枠体３１の中央に内側板１３を配置でき、何らかの外力で横架材３２，３３の間隔が縮まった場合、内側板１３の上に安定して横架材３２を載せることができる。

図６は、図１とは異なる内側板１３を示しており、図６（Ａ）は概要を示す斜視図で、図６（Ｂ）は正面図で、図６（Ｃ）は縦断面図である。この図に示す内側板１３は、枠体３１の中空部３６よりも一回り小さい長方形で、その外縁部と枠体３１との距離は、全域で５ｍｍ以下となっている。このように内側板１３と枠体３１との距離に若干の余裕を持たせることで、内側板１３の切り出しが容易になり、施工の際、内側板１３が中空部３６に入らないといった不具合を予防できる。この場合でも、枠体３１の変位が一定の範囲を超えると、内側板１３は本来の機能を発揮する。なお本図の内側板１３の両端面は垂直であり、図１などのような傾斜面１４はない。

図７は、本発明の使用例を示す斜視図である。基礎コンクリートの上に土台を載せて、その上に柱を直立させていき、柱を結ぶように梁を載せていく木造軸組工法において、柱や梁などで囲まれる空間に耐力板１１を設置することで、建物の耐震性が向上する。なお耐力板１１は、全ての区画に組み込む必要はなく、角部に近い一部だけに限定しても問題はない。そのため他の区画では窓などを自在に設置できる。

本発明による耐力板の構成例を示す斜視図であり、（Ａ）は枠体に耐力板を取り付ける前の状態で、（Ｂ）は取り付けた後の状態である。 図１に示す耐力板の形状を示しており、（Ａ）は正面図で、（Ｂ）は縦断面図で、（Ｃ）は（Ｂ）の下部の拡大図である。 図２に示す枠体が変形した際の内側板の挙動を示す正面図で、（Ａ）は中規模の変形で、（Ｂ）は大規模な変形である。 図１に示す耐力板を枠体の両側面に配置した状態を示しており、（Ａ）は斜視図で、（Ｂ）は縦断面図である。 外側板と内側板との間に棒材を挟み込んだ耐力板の構成例を示しており、（Ａ）は概要を示す斜視図で、（Ｂ）は耐力板を据え付けた後の縦断面図である。 図１とは異なる内側板を示しており、（Ａ）は概要を示す斜視図で、（Ｂ）は正面図で、（Ｃ）は縦断面図である。 本発明の使用例を示す斜視図である。

符号の説明

１１ 耐力板
１２ 外側板
１３ 内側板
１４ 傾斜面
１５ 棒材
２１ 固定釘
２２ 結合釘（結合手段）
３１ 枠体
３２ 横架材（上側）
３３ 横架材（下側）
３４ 柱（左側）
３５ 柱（右側）
３６ 中空部

Claims (4)

1. 上下の横架材（３２、３３）と左右の柱（３４、３５）とで構成される矩形状の枠体（３１）を補強するために用いられる耐力板（１１）であって、該耐力板（１１）は、外側板（１２）と内側板（１３）と両内外側板（１２、１３）の結合手段（２２）とを備え、
   前記外側板（１２）は、枠体（３１）の中空部（３６）全面を塞ぐ大きさで且つ外縁部に打ち込まれる固定釘（２１）によって枠体（３１）と一体化可能であり、更に内側板（１３）は枠体（３１）内の中空部（３６）に嵌まり込むことを特徴とする耐力板。
2. 前記外側板（１２）と内側板（１３）との間には、棒材（１５）が挟み込まれていることを特徴とする請求項１記載の耐力板。
3. 前記内側板（１３）の上面と下面との間の中央部分は、左右の柱（３４、３５）の間隔と等しい横幅であり、且つ内側板（１３）の左右両端面には、上下に進むにつれて柱（３４、３５）から離隔する傾斜面（１４）が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の耐力板。
4. 前記内側板（１３）の外縁部と枠体（３１）との距離は、全域で５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の耐力板。
   

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