JP2013234481A - 耐震シェルターの補強方法及び耐震強度の高い耐震シェルター - Google Patents

Abstract

【課題】既存建物の中の部屋に金属材料を用いて簡単に組み立てることができ、建物と干渉することなく、地震の際に建物自体が倒壊した場合でも形状を保持して残存し得る耐震シェルターの補強方法及び耐震強度の高い耐震シェルターを提供する。
【解決手段】床組を構成する土台１２と、軸組を構成する柱１３と、小屋組を構成する桁１５とをそれぞれ複数の金属材料からなる骨組みとし、隅部に位置するコーナー柱１３の端面と土台１２又は桁１５の端部との間にプレート１を水平面上に挿設し、該プレート１を介在させてコーナー柱１３の端部と土台１２又は桁１５の端部とを、補強板２で垂直面上に固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属材料の骨組みを用いて、既存建物の中の部屋に簡易に設置して建物と干渉することなく、地震の際に既存建物が倒壊した場合でも、形状を保持して壊れることなく残存し得る耐震シェルターの補強方法に関し、詳しくは、コーナー柱ジョイント部に特定の補強部材を設ける耐震シェルターの補強方法及び該方法により補強された耐震強度の高い耐震シェルターに関する。

従来から、既存建物、特に木造建物における部屋の耐震性を高めようとする方法が種々開発されている。そのような方法として、例えば、特許文献１〜３に開示の方法がある。

具体的には、従来の建物全体の耐震リフォームという多大なコスト負担や安全性に対する不安、既存の屋内設置型耐震シェルターによる屋内での一時的避難と圧死防止という限定的用途等の問題解決を目的として、既存木造建築物内の部屋の内部で耐震補強木造部材を組立てることができ、部屋の大きさに合わせて部屋全体を耐震補強化させる事を特徴とする屋内木造耐震シェルターが提案されている（特許文献１）。しかし、このシェルターでは、骨組み部材の連結に耐震用金具が用いられている以外は、骨組みの材質が全て杉という木材であり、床、天井、壁も構造用合板と呼ばれる木質板が使用されているため、大地震の際に十分な強度を保持できないおそれがある。

また、地震の際に特に上から倒壊した建築物等による過大な荷重に耐えて内部の安全を確保でき、室内で簡単に組み立てることができ安価に提供することを目的として、４本の床材を各接合面において両側の床材に跨って埋設された耐震性の接合装置によって連結させて長方形枠状の床部とし、該床部の上面の四隅に柱材を立設し、該床材との接合面にて前記接合装置により連結させ、該柱材の上端間にて上下に複数重ね合わされた梁材を、両端面にて前記接合装置により該柱材に連結させ、対向する一対の前記梁材間に複数の中間梁材を両端にて前記接合装置により該梁材に連結させ、前記柱材と梁材で囲まれた上面に天井板を敷設し、該天井板上面に複数の補強梁材を前記中間梁材と直交して又は平行に載置させて該天井板上面に固定させることを特徴とする耐震シェルターの組立方法が提案されている（特許文献２）。しかし、このシェルターでは、安価な間伐材を用いた床材、柱材、梁材等の各角材の接合部分を金属製の接合装置で連絡して組み立てられたものであり、骨組み自体の耐震性が不十分である。

また、建物を補強して建物の耐震強度の向上を図り、しかも部材の搬入および組み立ての工事が容易にすることを目的として、アルミニウム材料を用いて形成された壁面補強ユニットを、部屋を囲むように配された複数の柱の間に配置する工程と、床面補強ユニットを部屋の床下に配置する工程と、天井面補強ユニットを部屋の天井裏に配置する工程と、壁面補強ユニットを、その両側にある柱に対してネジ部材で固定する工程と、床面補強ユニットおよび天井面補強ユニットを壁面補強ユニットとネジ部材で連結する工程とを有してなる、木造建物の部屋の耐震強度を高くする耐震補強方法及びこの方法により補強される耐震シェルターが提案されている（特許文献３）。しかしながら、この耐震シェルターは、外枠、中枠、筋交い用の各Ｈ型材と補強プレートを互いに溶接により連結して方形枠状に形成した床面ユニット等を配置する方法であるが、既存建物と構造上の一体性をもって建物を補強するものであり、大地震の際に建物自体が倒壊した際にはそれと干渉し合って共に壊れるおそれがある。

このため、既存建物の中の部屋に簡易に設置して建物と干渉することなく、地震の際に既存建物が倒壊した場合でも、壊れることがなく内部で身体の安全を確保できる耐震シェルターが要望されていた。

特開２０１０−１５６１７４号公報 特開２０１０−２２２８３０号公報 特開２０１１−１４４５４３号公報

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、既存建物の中の部屋に金属材料を用いて簡単に組み立てることができ、建物と干渉することなく、地震の際に建物自体が倒壊した場合でも形状を保持して残存し得る耐震シェルターの補強方法及び耐震強度の高い耐震シェルターを提供することを目的とする。

本発明は、以下の発明を提供することにより、前記目的を達成したものである。
１．床組を構成する土台と、軸組を構成する柱と、小屋組を構成する桁とをそれぞれ複数の金属材料からなる骨組みとして既存建物の部屋に設置する耐震シェルターの補強方法であって、
前記柱のうち隅部に位置するコーナー柱の端面と前記土台又は前記桁の端部との間にプレートを水平面上に挿設し、該プレートを介在させて前記コーナー柱の端部と前記土台又は前記桁の端部とを、補強板で垂直面上に固定することを特徴とする耐震シェルターの補強方法。

２．前記プレートが、前記土台又は前記桁と接触する面に、該土台又は桁を固定するための第一の振止材を有し、隣接する２本の前記土台又は隣接する２本の前記桁の端部外壁面の第二の振止材を設置する、前記１記載の耐震シェルターの補強方法。

３．床組を構成する土台と、軸組を構成する柱と、小屋組を構成する桁とをそれぞれ複数の金属材料からなる骨組みとして既存建物の部屋に設置する耐震シェルターであって、
前記柱のうち隅部に位置するコーナー柱の端面と前記土台又は前記桁の端部との間に水平面上に挿設されるプレートと、該プレートを介在させて前記コーナー柱の端部と前記土台又は前記桁の端部とを垂直面上に固定される補強板と、からなるコーナー柱ジョイント部を設けたことを特徴とする耐震シェルター。

４．前記プレートが、前記土台又は前記桁と接触する面に、該土台又は桁を固定するための第一の振止材を有し、更に、隣接する２本の前記土台又は隣接する２本の前記桁の端部外壁面に設置される第二の振止材を備える、前記３記載の耐震シェルター。

５．前記金属材料からなる骨組みが、軽量鉄骨、又は軽量鉄骨と重量鉄骨の混合の骨組みである、前記３又は４記載の耐震シェルター。

６．前記軸組を構成する柱として、四隅のコーナー柱と該コーナー柱の間に位置する間柱とを有する、前記３〜５の何れかに記載の耐震シェルター。

本発明に係る耐震シェルターの補強方法によれば、既存建物の中の部屋に金属材料を用いて簡単に組み立てることができ、建物と干渉することなく、地震の際に建物自体が倒壊した場合でも形状を保持して残存し得る。また、本発明の耐震シェルターによれば、耐震強度の高いものが提供される。

以下、本発明に係る耐震シェルターの補強方法及びその方法により補強された耐震シェルターについて、好ましい実施形態に基づき図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る耐震シェルターの骨組みの概略の構成を示す斜視図である。図２及び図３は、それぞれ図１の耐震シェルターにおける耐震補強部の概略の構成を示すシェルター内部側及び平面側から視た拡大斜視図である。図４は、図１の耐震シェルターにおける耐震補強部を設置した状態の概略の構成を示す拡大斜視図である。
また、図５〜９は、本発明の第１実施形態に係る耐震シェルターを組み立てる各工程を示す。なお、各図においては、原則として、上側が概略平面図、下側が概略正面・断面図を示している。ただし、図７の上側は概略底面断面図を示している。また、本実施形態の耐震シェルターの組み立て方がより理解できるように、概略正面断面図には、既存建物の対象部屋の基礎も併せて示す。

図５に示すように、本実施形態の耐震シェルターの組み立てに当たり、その設置の対象となる既存建物の部屋（以下、「対象部屋」という）の天井及び床は予め開けておく。対象部屋の基礎Ｅの上に、まず、コンクリートで耐震シェルターの基礎１１をつくる。

このとき、耐震シェルターの基礎１１と対象部屋の基礎とが互いに干渉しないように、設置する。これにより、地震の際に、既存建物に揺れが生じても、耐震シェルターはそれに共振することなく、形状を保持できる。結果的に既存建物に破壊が生じても耐震シェルターによって対象部屋の内部が保護される。

基礎１１は、厚さが好ましくは１００ｍｍ〜２００ｍｍの有筋（鉄筋）コンクリートである。基礎１１は、本実施形態の耐震シェルター１０を設置する対象部屋の広さよりやや狭い範囲で、ある程度の幅を有するように方形状の周囲を形成する。対象部屋の壁と耐震シェルターの壁との間には、互いに干渉しないように隙間（スペース）を設けることが必要だからである。また、基礎１１は、対象部屋の基礎Ｅに固定せず、形成後の耐震シェルター自体の重みで動かないように設置される。

次に、図６に示すように、基礎１１上に土台１２を載置する。土台１２としては、基礎１１の上の周囲四方に、鋼製の７５ｍｍ×７５ｍｍ角パイプを使用する。土台１２としての角パイプは、地震の際に浮き上がることがないように、基礎１１としての有筋コンクリートに対してアンカーボルト（図７〜９参照）を入れて、これらを固定する。

アンカーボルトで固定する際には、更に耐震性を向上させるため、免震ゴム（ゴムパッキン）を二枚重ねて４０ｍｍ程度とし、そこに土台１２を載せる。そして、ワッシャーを入れて、ナットで締め上げることで、土台１２を動かないようにする。

次に、図７に示すように、土台１２の上には、鉛直にコーナー柱１３を４本四隅に立て、鉛直に間柱１４を４本それぞれ所定の位置に立てる。コーナー柱１３及び間柱１４としては、鋼製の７５ｍｍ×７５ｍｍ角パイプを使用する。

このとき、コーナー柱１３には、土台１２とのジョイント部となる端部、及び後述する桁１５とのジョイント部となる反対側の端部に、予め補強部材を設けておく。

補強部材を備えるコーナー柱１３は、次のようにしてつくる。図２及び３に示すように、コーナー柱１３の両端面に、五角形状のプレート１をその直角部が当接するように固着する。プレート１は、直角三角形の斜辺の両端が土台１２又は桁１５の長手方向に対して直角に切り欠いたような五角形状ものを用いる。プレート１の大きさは、隣辺の長さが４００〜５００ｍｍ程度のものである。

また、コーナー柱１３の端部とプレート１とを四角状（直角三角形の隣辺と斜辺の一部をコーナー柱１３と平行に切り欠いたような台形状）の補強板２によって固定する。一のジョイント部において、補強板２は二つ用いられ、その形状は四角形状であり、その２つの隣辺がそれぞれコーナー柱１３の端部の一面中央部より外壁側の部位とプレート１の隣辺に沿った箇所で固定される。補強材２の大きさは、一辺の長さがプレート１の一辺の長さのほぼ半分以上の大きさであり、隣辺の長さが１５０〜３００ｍｍ程度である。

また、コーナー柱１３の角部における、隣接する２本の桁１５の端部外壁面に対応する箇所には、外側の振止材３を設置する。本実施形態では、コーナー柱１３の角部における、隣接する２本の土台１２側のジョイント部に振止材を設置していないが、強度を向上させる観点で土台１２の端部外壁面に対応する箇所に振止材を設置することもできる。振止材３は、方形の長板を直角に折り曲げた形状のもので、一辺の長さがプレート１の隣辺の長さの半分程度である。プレート１としては、土台１２又は桁１５と接触する面の所定箇所に、それらを固定するための内側の振止材４（図３）を備えたものを用いるのが好ましい。

このようにして、両端部に補強部材を備えたコーナー柱１３ができあがれば、これを土台１２の隅に立てることで、図４に示すように、プレート１及び補強板２等の補強部材で補強されたコーナー柱１３のジョイント部が完成する。本実施形態では、このような補強されたコーナー柱１３のジョイント部を、土台１２の四隅の４箇所と、桁１５の四隅の４箇所の計８箇所に設置する。

本実施形態においては、コーナー柱１３のジョイント部で、一つの五角状のプレート１に対して、二つの四角状の補強板２を設けたことにより、水平の補強、及び垂直の揺れに対する補強ができ、歪みの発生を抑制することが可能となる。また、プレート１は、特に床組、小屋組の隅角部の補強に寄与し、補強板２は、特に土台１２及び桁１５と緊結するブレース（後述）の補強に寄与し、外側の振止材３及び内側の振止材４は、特に土台１２及び桁１５の暴れや振れを防止することに寄与する。

また、間柱１４には、その両端面に予め土台１２及び桁１５との間の緊結プレート１６を設けておく。間柱１４の端部の左右両側には、コーナー柱１３に用いた補強板２と同様の補強板を間柱１４及び緊結プレート１６に固定しておくことが好ましい。
補強部材を備えたコーナー柱１３を土台１２上に立てる際には、基礎１１、土台１２とアンカーボルトで固定する。また、緊結プレート１６及び補強板を設けた間柱１４を土台１２上に立てる際にも、基礎１１、土台１２にアンカーボルトで固定する。

図８は、図７の工程と同じ状態を示すものであるが、図７上側は概略底面断面図を示し、図８上側は概略平面図を示している。

そして、図９に示すように、複数のコーナー柱１３及び間柱１４の上に、４本の桁１５を載置する。この際、コーナー柱１３上に接合した補強部材であるプレート１上の振止材４及び外側に付けた振止材３にそれぞれ沿うようにして桁１５を載せる。その後、桁１５をコーナー柱１３及び間柱１４とビス、ボルトで固定する。桁１５としては、鋼製の７５ｍｍ×７５ｍｍ角パイプを使用する。

平面視した際の対角線上にある二つのコーナー柱１３同士は、桁１５側の端部で、２本の鋼製の水平ブレース１８をクロスして固定する。同様に、コーナー柱１３と間柱１４の間の平面空間には、１辺に対し必ず１カ所以上２本の鋼製の垂直ブレース１９をクロスしてコーナー柱１３と間柱１４に固定する。図９は開口部を備える壁の場合を示しており、この場合の開口部には垂直ブレース１９は使用しない。

さらに、図１に示すように、桁１５上の天井部に平行になるように４本の木桁を載置するほか、シェルター内部の土台１２よりも少し高い位置に木根太受を設置し、その上に床部を構成するコンパネを載置する。以上詳述した方法により、本実施形態の耐震シェルターの骨組みを形成できる。耐震シェルターの骨組みの一例として、図１に示すものを挙げている。図１の第１実施形態に係る耐震シェルターは、後述する第２実施形態の組み立ての工程における柱補強繋１７を使用しない例である。
なお、本実施形態では、土台１２、コーナー柱１３、間柱１４、及び桁１５等の材料として、鋼製の７５ｍｍ×７５ｍｍ角パイプを使用したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、１００ｍｍ×１００ｍｍの角パイプを用いてもよい。

本実施形態のシェルターの骨組みを形成した後は、木材を用いて、床、壁、及び天井をそれぞれ仕上げることにより耐震シェルターが完成する。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る耐震シェルターについて説明する。図１０〜１９は、本発明の第２実施形態に係る耐震シェルターについての第１実施形態における各図に対応する図である。本第２実施形態を示す各図においては、第１実施形態で使用した部材と同じものには同符号を付している。本第２実施形態において特に詳述する点以外については、前述した第１実施形態と同様であり、第１実施形態における説明が第２実施形態にも適宜適用される。

第２実施形態に係る耐震シェルターを組み立てる工程は、図１４〜１９に示す通り、第１実施形態と同様であるが、コーナー柱１３において設ける補強部材が異なる（図１１〜１３参照）。第２実施形態におけるプレート１は、略三角形状のものが用いられ、直角三角形の斜辺の両端が土台１２又は桁１５の長手方向に対して直角に切り欠いたような形状のものを用いる。また、第２実施形態における補強板２としては、三角形状のものを用いる。なお、本発明においては、プレート１及び補強板２の形状は特に限定されるものではなく、本発明の効果を達成できる限りその他の多角形状のものやそれ以外の形状のものも広く包含する趣旨である。

また、第２実施形態では、図１７及び図１８に示すように、隣の各コーナー柱１３と間柱１４との間には、水平に柱補強繋１７を挿入し、これをコーナー柱１３及び間柱１４とビス、ボルトで固定する。柱補強繋１７としては、鋼製の７５ｍｍ×７５ｍｍ角パイプを使用する。また、第２実施形態でも、水平ブレース１８及び垂直ブレース１９を使用し、図１９に示すように、開口部を備えない壁部分にも、２本の鋼製の垂直ブレース１９をクロスしてコーナー柱１３と間柱１４に固定する。その他、図１０に示すように、桁１５上の天井中央部に１本の鉄桁及びこれと平行になるように４本の木桁を載置するほか、第１実施形態と同様にして、本第２実施形態の耐震シェルターの骨組みを形成できる（図１０では、柱補強繋１７を省略して示す）。

本発明の耐震シェルターが適用される既存建物における対象部屋の広さとしては、例えば、４畳半、６畳、８畳等が挙げられる。
既存建物、特に木造建物が地震等により揺れたとしても、本発明の耐震シェルターはそれと同じ揺れ方をせず、また、木造建物が倒れたとしても、耐震シェルターはそれと同じ倒れ方をしない。既存建物の基礎と、本発明の耐震シェルターの基礎とは合接していないためである。

従来のほとんどが重量鉄骨を使ったシェルターであるが、本発明においては、軽量鉄骨を使用するのが現場で簡単に組み立てられるため好ましいが、軽量鉄骨と重量鉄骨を組み合わせて使用することもできる

鉄骨の組み立てにより、シェルターの骨格が出来上がれば、さらに、その上に木の屋根をつくり、厚さが２５ｍｍ以上の合板で上部を覆う。これにより、シェルターの上側からの瓦礫等の侵入を防止することができる。なお、上部の被覆物は、これに限られず、従来公知のものを適宜選択して使用することが可能である。

本発明は、既存建物の中の部屋に金属材料を用いて簡単に組み立てることができ、建物と干渉することなく、地震の際に建物自体が倒壊した場合でも形状を保持して残存することを可能とする耐震シェルターの補強方法、及び耐震強度の高い耐震シェルターとして、産業上の利用可能性を有する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る耐震シェルターの骨組みの概略の構成を示す斜視図である。 図２は、図１の耐震シェルターにおける耐震補強部の概略の構成を示す内部側から視た拡大斜視図である。 図３は、図１の耐震シェルターにおける耐震補強部の概略の構成を示す平面側から視た拡大斜視図である。 図４は、図１の耐震シェルターの耐震補強部を設置した状態の概略の構成を示す拡大斜視図である。 図５は、本発明の第１実施形態に係る耐震シェルターを組み立てる一工程を示す概略平面図及び概略正面断面図である。 図６は、本発明の第１実施形態に係る耐震シェルターを組み立てる一工程を示す概略平面図及び概略正面断面図である。 図７は、本発明の第１実施形態に係る耐震シェルターを組み立てる一工程を示す概略底面断面図及び概略正面断面図である。 図８は、本発明の第１実施形態に係る耐震シェルターを組み立てる一工程を示す概略平面図及び概略正面断面図である。 図９は、本発明の第１実施形態に係る耐震シェルター（正面に開口部を備えるもの）を組み立てる一工程を示す概略平面図及び概略正面断面図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係る耐震シェルターの骨組みの概略の構成を示す斜視図である。 図１１は、図１０の耐震シェルターにおける耐震補強部の概略の構成を示す内部側から視た拡大斜視図である。 図１２は、図１０の耐震シェルターにおける耐震補強部の概略の構成を示す平面側から視た拡大斜視図である。 図１３は、図１０の耐震シェルターの耐震補強部を設置した状態の概略の構成を示す拡大斜視図である。 図１４は、本発明の第２実施形態に係る耐震シェルターを組み立てる一工程を示す概略平面図及び概略正面断面図である。 図１５は、本発明の第２実施形態に係る耐震シェルターを組み立てる一工程を示す概略平面図及び概略正面断面図である。 図１６は、本発明の第２実施形態に係る耐震シェルターを組み立てる一工程を示す概略底面断面図及び概略正面断面図である。 図１７は、本発明の第２実施形態に係る耐震シェルターを組み立てる一工程を示す概略平面図及び概略正面断面図である。 図１８は、本発明の第２実施形態に係る耐震シェルター（正面に開口部を備えるもの）を組み立てる一工程を示す概略平面図及び概略正面断面図である。 図１９は、本発明の第２実施形態に係る耐震シェルター（右側面の壁に開口部を備えないもの）を組み立てる一工程を示す概略平面図及び概略右側面断面図である。

１・・・プレート
２・・・補強板
３・・・（外側）振止材
４・・・（内側）振止材
１１・・・基礎
１２・・・土台
１３・・・コーナー柱
１４・・・間柱
１５・・・桁
１６・・・間柱緊結プレート
１７・・・柱補強繋
１８・・・水平ブレース
１９・・・垂直ブレース

Claims (6)

1. 床組を構成する土台と、軸組を構成する柱と、小屋組を構成する桁とをそれぞれ複数の金属材料からなる骨組みとして既存建物の部屋に設置する耐震シェルターの補強方法であって、
   前記柱のうち隅部に位置するコーナー柱の端面と前記土台又は前記桁の端部との間にプレートを水平面上に挿設し、該プレートを介在させて前記コーナー柱の端部と前記土台又は前記桁の端部とを、補強板で垂直面上に固定することを特徴とする耐震シェルターの補強方法。
2. 前記プレートが、前記土台又は前記桁と接触する面に、該土台又は桁を固定するための第一の振止材を有し、隣接する２本の前記土台又は隣接する２本の前記桁の端部外壁面に第二の振止材を設置する、請求項１記載の耐震シェルターの補強方法。
3. 床組を構成する土台と、軸組を構成する柱と、小屋組を構成する桁とをそれぞれ複数の金属材料からなる骨組みとして既存建物の部屋に設置する耐震シェルターであって、
   前記柱のうち隅部に位置するコーナー柱の端面と前記土台又は前記桁の端部との間に水平面上に挿設されるプレートと、該プレートを介在させて前記コーナー柱の端部と前記土台又は前記桁の端部とを垂直面上に固定される補強板と、からなるコーナー柱ジョイント部を設けたことを特徴とする耐震シェルター。
4. 前記プレートが、前記土台又は前記桁と接触する面に、該土台又は桁を固定するための第一の振止材を有し、更に、隣接する２本の前記土台又は隣接する２本の前記桁の端部外壁面に設置される第二の振止材を備える、請求項３記載の耐震シェルター。
5. 前記金属材料からなる骨組みが、軽量鉄骨、又は軽量鉄骨と重量鉄骨の混合の骨組みである、請求項３又は４記載の耐震シェルター。
6. 前記軸組を構成する柱として、四隅のコーナー柱と該コーナー柱の間に位置する間柱とを有する、請求項３〜５の何れかに記載の耐震シェルター。