JP2010084477A

JP2010084477A - 制震構造

Info

Publication number: JP2010084477A
Application number: JP2008257116A
Authority: JP
Inventors: Masahito Koyama; 雅人小山
Original assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Current assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2010-04-15

Abstract

【課題】本発明は、既存の木造建物に対し必要最小限の手を加えることで容易にかつ精度良く付加でき耐震性を向上させることが可能な制震構造を提供することを可能にすることを目的としている。
【解決手段】土台２及び梁３からなる上下横架材と該上下横架材に連結される一対の管柱４とからなる木造の架構体と、該一対の管柱４の内面側に沿って接合され該一対の管柱４よりも短い長さ寸法を有し厚さの調整が可能な一対の添え材Ｂと、該一対の添え材Ｂの長さ寸法に対応した高さ寸法を有し、該一対の添え材Ｂの内面側に取り付けられた制震部材Ｃとを有して構成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、既存建物の耐震補強を容易且つ精度良く行うことができる制震構造に関するものである。

従来より、木造住宅等の軸組構造の既存建物を耐震補強する技術が多数提案されている（例えば特許文献１、２）。これらの技術は、土台や梁に沿って水平な枠を取り付けるように構成されており、壁材のみならず床材や天井材などの既設部材の撤去を伴う大規模な工事が必要である。その為、補強工事自体に時間と費用がかかるのはもちろん、家具等の搬出搬入等の付加的な作業が必要である。また、場合によっては居住者が生活しながらの補強工事を行うことが困難で仮住まいが必要になることもある。耐震補強の対象となる建物は主に建築基準法の法改正前の古い基準で建築された住宅であるので居住者は高齢である場合が多く、このような大規模な工事は肉体的、金銭的に負担が大きく、耐震補強が捗っていないのが現状である。

一方、本件出願人は、特許文献３に記載された弾塑性エネルギー吸収体を開発し、鉄骨造の工業化住宅（商品名「へーベルハウス」、住宅システム名「旭化成・ＤＸＳ」）に搭載して商品化している。このような弾塑性エネルギー吸収体を既存の木造建物の２本の柱の間に取り付けることで耐震性を向上させることが考えられる。

実用新案登録第３１３５１１５号公報特開２００６−２４９７９９号公報特開平０９−２７３３２９号公報

しかしながら、木造の建物は建物ごとに使用される柱の断面寸法やモジュールが異なり、２本の柱の内法寸法が工業化住宅のように統一されておらず、しかも鉄骨造の建物に比べて部材の寸法精度や施工精度が劣る。その一方で、鋼製のエネルギー吸収体は加工（寸法調整）が困難である。従って、このような弾塑性エネルギー吸収体を既存の木造建物に取り付けることは容易ではないと予想される。また、木造建物は鉄骨造に比べて部材強度が劣るので、地震時に弾塑性エネルギー吸収体から作用する力に対して柱が耐え得るとは限らないといった問題があった。

本発明は、このような従来技術の有する課題を解決し、既存の木造建物に対し必要最小限の手を加えることで容易にかつ精度良く付加でき耐震性を向上させることが可能な制震構造を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するための本発明に係る制震構造の第１の構成は、上下横架材と該上下横架材に連結される一対の柱とからなる木造の架構体と、前記一対の柱の内面側に沿って接合され前記一対の柱よりも短い長さ寸法を有し厚さの調整が可能な一対の添え材と、前記一対の添え材の長さ寸法に対応した高さ寸法を有し、前記一対の添え材の内面側に取り付けられた制震部材とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る制震構造の第２の構成は、前記第１の構成において、前記添え材は木質系材料で構成されたことを特徴とする。

また、本発明に係る制震構造の第３の構成は、前記第１、第２の構成において、前記制震部材は、前記添え材に沿って取り付けられた一対の枠材と、エネルギー吸収機構を有し該一対の枠材どうしを連結する連結材と、からなり、前記連結材は、前記枠材に対してボルト接合にて着脱可能に連結されたことを特徴とする。

また、本発明に係る制震構造の第４の構成は、前記第３の構成において、前記連結材は、必要とされるエネルギー吸収量に応じて１または複数個連結し得るように構成されたことを特徴とする。

本発明に係る制震構造の第１の構成によれば、一対の柱より短い長さ寸法を有し厚さの調整が可能な添え材を介して添え材の長さに対応した高さ寸法を有する制震部材を取り付けたので、床材や天井材を撤去する必要がない。また、添え材の厚さの調整ができるので、当初の設計（使用する柱の寸法や、モジュール寸法）の違いや施工誤差などによって生じている一対の柱の内法寸法のばらつきに対応することができる。また、添え材によって柱が補強されて柱がより大きな力に耐えられるので、連結材の保有するエネルギー吸収量を上げて効率よく耐震補強することができる。

本発明に係る制震構造の第２の構成によれば、添え材を木質系材料で構成したことで
、かんな等の工具で加工して厚さが容易に変更できるので現場作業で容易に寸法調整することができる。

本発明に係る制震構造の第３の構成によれば、連結材がエネルギー吸収機構を有し、枠材に対してボルト接合にて着脱可能に連結されるようにすることで、地震エネルギーの吸収によって損傷した連結材の交換を容易におこなうことができ、更に、保有するエネルギー吸収量の異なる連結材を複数用意しておくことで、必要とされるエネルギー吸収量や、架構体に作用させることができる力に応じた連結材を選択使用し、様々な架構体に対応することができる。

本発明に係る制震構造の第４の構成によれば、連結材の連結個数を変更し得るように構成することで、必要とされるエネルギー吸収量や、架構体に作用する力に応じて連結個数を変動させることができ、同一の部材構成で様々な架構体に対応することができる。

図により本発明に係る制震構造の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る制震構造の一例を示す正面図及び側面図、図２は制震部材の構成を示す三面図である。

図１及び図２において、本実施形態の耐震構造を適用する建物Ａは、木造軸組工法２階建て住宅の既存住宅である。建物Ａは鉄筋コンクリート造の布基礎１と、該布基礎１の上端面に載置されアンカーボルトに固定された下横架材となる土台２と、該土台２上に立設、接合された図示しない通し柱と、該通し柱間に掛け渡された上横架材となる梁３と、上端が梁３の下端面に到達するように土台２上に立設された一対の管柱４と、壁が配置される位置に所定のピッチで立設される図示しない間柱と、土台２及び図示しない大引の上に所定間隔で平行に載置、固定された図示しない根太と、該根太上に敷設、固定された図示しない下地合板と、該下地合板上に敷設固定された図示しない床仕上材を有して構成された図示しない１階床と、柱（通し柱、管柱４、間柱）に水平に所定のピッチで固定された図示しない胴縁と、該胴縁を下地として固定された石膏ボード等の図示しない壁材で構成された壁と、梁３から野縁受けにて吊り下げられた図示しない格子状の野縁と、該野縁に固定された天井材で構成された図示しない天井等を有して構成される。

壁材と床材とは図示しない幅木で見切られ、壁材と天井材とは図示しない廻り縁で見切られており、壁材は幅木と廻り縁を取り外すことで、床材や天井材に影響を与えることなく取り外すことができる。

本実施形態では、土台２の上端面から梁３の下端面までは２６００ｍｍ、床仕上面FLは土台２の上端から７０ｍｍ、天井仕上面CLは梁３の下端から１３０ｍｍである。従って、天井高Ｈは２４００ｍｍである。

上記建物Ａにおける制震構造としては、上下横架材となる土台２及び梁３と、該上下横架材となる土台２及び梁３に連結される一対の柱となる管柱４とからなる木造の架構体と、該一対の柱となる管柱４の内面側に沿って接合され該一対の柱となる管柱４よりも短い長さ寸法を有し厚さの調整が可能な一対の添え材Ｂと、該一対の添え材Ｂの長さ寸法に対応した高さ寸法を有し、該一対の添え材Ｂの内面側に取り付けられた制震部材Ｃとを有して構成される。

制震部材Ｃが設置される管柱４は１０５ｍｍ角であり、その間隔Ｗは管柱４の芯−芯寸法で９１０ｍｍである。従って、その内法寸法は設計上は８０５ｍｍである。

このように、本実施形態の制振構造は、上記構成の建物Ａにおいて、一対の管柱４の内面側に沿って取り付けられた一対の添え材Ｂと、該一対の添え材Ｂの内面側に取り付けられた制震部材Ｃで構成されている。

添え材Ｂは木質系材料で構成されており、本実施形態の添え材Ｂは木製の角材である。長さは１６００ｍｍ程度であり、管柱４よりも短く、更には建物Ａの天井高Ｈよりも短く設定されている。

添え材Ｂの見付け寸法は１４０ｍｍ、見込み寸法は１０５ｍｍであり、管柱４とツラが揃うように釘等で固定され、新規壁材を貼って復旧する際の支障とならないように構成している。

制震部材Ｃは、添え材Ｂに沿って取り付けられた一対の枠材10と、エネルギー吸収機構を有し該一対の枠材10どうしを連結する極低降伏点鋼板（高延性熱延軟鋼板）からなる連結材11とからなり、該連結材11は、一対の枠材10に対してボルト接合にて着脱可能に連結される。連結材11は、必要とされるエネルギー吸収量に応じて１または複数個連結し得るように構成される。

制震部材Ｃは、添え材Ｂに沿って取り付けられる一対の枠材10と、該一対の枠材10にボルト接合され該枠材10どうしを連結する連結材11とからなる。制震部材Ｃの幅は６１０ｍｍ、高さは添え材Ｂに対応させた１１２０ｍｍである。また、厚さは管柱４の厚さよりも小さく設定されている。

枠材10は、縦枠10ａと、一端が縦枠10ａの高さ方向の中心位置に接合されて該縦枠10ａとは直角をなす水平枠10ｂと、一端が縦枠10ａの上下端と接合され他端が水平枠10ｂの他端と連結板10ｃを介して接合されることで斜めに配置された第１斜め枠10ｄ、第２斜め枠10ｅとで構成されており、枠材10は全体として二等辺三角形をなしている。

縦枠10ａの添え材Ｂとの当接面には図示しない複数の孔が穿設されており、この孔を利用して縦枠10ａが添え材Ｂに釘で固定されている。

図２に示すように、連結板10ｃにはボルト孔が穿設されており、このボルト孔を利用して枠材10を構成する水平枠10ｂ、第１斜め枠10ｄ及び第２斜め枠10ｅが連結材11とボルト接合されている。また、連結板10ｃはその両面に連結材11を接合し得るようになっている。

連結材11は、正面視蝶形の板状の極低降伏点鋼板からなり、くびれ部分が所定の値を越える外力によって降伏し塑性変形することで地震力のエネルギーを吸収するように構成されている。連結材11の両端部にはボルト穴が穿設されており、このボルト穴を利用して枠材10の連結板10ｃとボルト接合されている。連結材11のくびれ部分の縁部11ａは、剛性を向上させ面外方向の変形を抑制する為に折り返されている。

上記のように、制震部材Ｃ、添え材Ｂを使用した既存木造建物Ａの耐震補強は以下の手順で行うことが出来る。（１）先ず、制震部材Ｃを設置し補強すべき位置、寸法等を現場で、或いは平面図、軸組図、仕様書等が存在する場合はそれらの設計図書を利用して確認し、対応するサイズ及び数の添え材Ｂ、制震部材Ｃを用意する。

（２）次に、補強すべき部位の一方の面の壁材を床材や天井材を破壊することなく撤去する。（３）そして、壁材を撤去して形成された開口部から梁３、土台２等の上下横架材と、一対の管柱４との接合部の状況を確認し、必要に応じてホールダウン金物等の補強金物12の新設や交換を行う。

（４）次に、開口部を利用して一対の管柱４の正確な内法寸法を測定する。（５）そして、添え材Ｂの厚みを、取り付ける制震部材Ｃの幅と管柱４の内法寸法に応じてカンナ等で切削して調整する。

（６）次に、添え材Ｂを一対の管柱４の内面側に釘等を用いて固定する。必要に応じて、適宜、添え材Ｂの上下端と、一対の管柱４の上下端とを補強金物12で接合し補強する。（７）次に、枠材10の縦枠10ａを添え材Ｂの内面側に当接し釘等を用いて固定する。（８）更に、一対の枠材10の連結板10ｃと所定の枚数の連結材11とをボルト接合する。（９）最後に、開口部を新規壁材で塞ぎ、壁クロス等で仕上げる。

上記構成によれば、添え材Ｂは、管柱４よりも短く、更には建物Ａの天井高Ｈよりも短い長さ寸法を有し、制震部材Ｃの高さ寸法も添え材Ｂの長さ寸法に対応したものなので、床材や天井材を撤去することなく壁のみを撤去すれば取り付けることができ、工事の影響及び領域を最小限に抑えることができ、建物Ａに対して大規模に手を加える必要がない。

また、添え材Ｂは木製の角材であるので、鉋掛け等で容易に厚さの調整ができるので、当初の設計（使用する柱の寸法や、モジュール寸法）の違いや施工誤差などによって生じている２本の管柱４の内法寸法のばらつきに対応することができる。

また、添え材Ｂによって管柱４が補強されて管柱４がより大きな力に耐え得るので、連結材11の保有するエネルギー吸収量を上げて効率良く耐震補強することができる。

尚、前記本実施形態では、連結材11に折り返し縁部11ａを設けているが、折り返しのない単純な板状の連結材11を別途設定し、そのような構成の連結材11を一対の連結板10ｃの間に介装することで、一方の側に複数の平板状の連結材11を重ねて接合することができ、必要とされるエネルギー吸収量に応じて接合する連結材11の枚数を変更して制震部材Ｃのエネルギー吸収量を変更することができる。また、同一形状で強度（降伏点等）の異なる連結材11を複数設定しておき、必要とされるエネルギー吸収量に応じて使用する連結材11を変更することで、制震部材Ｃのエネルギー吸収量を変更することも可能である。

また、本実施形態では、連結材11を有するエネルギー吸収機構として、鋼材ダンパーを使用しているが、エネルギー吸収機構はこれには限定されず、粘弾性体の変形によりエネルギーを吸収する粘弾性体ダンパー、摺動する２面の摩擦力によりエネルギーを吸収する摩擦ダンパー、オイルダンパー等の粘性ダンパー等を適宜使用することができ、枠材10の構成も上記構成以外に様々な構成のものが使用可能である。また、異なる幅寸法の枠材10を複数設定しておくことで、２本の管柱４間の間隔のばらつきに対応し易い。

本発明の活用例として、既存の木造住宅の耐震補強に限らず、新築の木造住宅の耐震性能向上のために利用することができる。

本発明に係る制震構造の一例を示す正面図及び側面図である。制震部材の構成を示す三面図である。

符号の説明

Ａ…建物
Ｂ…添え材
Ｃ…制震部材
CL…天井仕上面
FL…床仕上面
Ｈ…天井高
Ｗ…間隔
１…布基礎
２…土台
３…梁
４…管柱
10…枠材
10ａ…縦枠
10ｂ…水平枠
10ｃ…連結板
10ｄ…第１斜め枠
10ｅ…第２斜め枠
11…連結材
11ａ…縁部
12…補強金物

Claims

上下横架材と該上下横架材に連結される一対の柱とからなる木造の架構体と、
前記一対の柱の内面側に沿って接合され前記一対の柱よりも短い長さ寸法を有し厚さの調整が可能な一対の添え材と、
前記一対の添え材の長さ寸法に対応した高さ寸法を有し、前記一対の添え材の内面側に取り付けられた制震部材と、
を有することを特徴とする制震構造。
前記添え材は木質系材料で構成されたことを特徴とする請求項１に記載した制震構造。
前記制震部材は、前記添え材に沿って取り付けられた一対の枠材と、エネルギー吸収機構を有し該一対の枠材どうしを連結する連結材と、からなり、
前記連結材は、前記枠材に対してボルト接合にて着脱可能に連結されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載した制震構造。
前記連結材は、必要とされるエネルギー吸収量に応じて１または複数個連結し得るように構成されたことを特徴とする請求項３に記載した制震構造。