JP2019108673A - 木製架構の制振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】制振ブレースを用いずに地震の振動を吸収できる、木製架構の制振構造を提供する。【解決手段】木製架構の制振構造は、木製の柱１２と、柱１２に架け渡された木製の横架材（梁１４）と、柱１２及び横架材で形成された架構の構面Ｈ１に配置され、柱１２に沿った縦枠３２と横架材に沿った横枠３４とを備えた鉄骨製の補強枠３０と、縦枠３２及び横枠３４の接合部に配置され縦枠３２及び横枠３４より降伏強度が小さい低強度部３６と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、木製架構の制振構造に関する。

下記特許文献１には、木造建築物の矩形枠構造部分に制振ブレースを組付けた構成が示されている。

特開２００８−１４４３８７号公報

木造建築物における地震の振動を吸収するために、上記特許文献１のように架構に制振ブレースを組付けると、制振ブレースを組付けた部分を通行できない。また、外観に与える影響が大きい。

本発明は上記事実を考慮して、制振ブレースを用いずに地震の振動を吸収できる、木製架構の制振構造を提供することを目的とする。

請求項１の木製架構の制振構造は、木製の柱と、前記柱に架け渡された木製の横架材と、前記柱及び前記横架材で形成された架構の構面に配置され、前記柱に沿った縦枠と前記横架材に沿った横枠とを備えた鉄骨製の補強枠と、前記縦枠及び前記横枠の接合部に配置され前記縦枠及び前記横枠より降伏強度が小さい低強度部と、を備えている。

請求項１の木製架構の制振構造によると、地震時に架構に水平力が作用すると、柱と横架材とが変位する。これにより補強枠の縦枠と横枠との接合部が開くように又は閉じるように変形する。縦枠及び横枠の接合部には、縦枠及び横枠より降伏強度が小さい低強度部が配置されている。このため、縦枠と横枠との接合部の降伏強度が、縦枠及び横枠と同等以上の構成と比較して、接合部が塑性変形しやすい。このため、地震エネルギー吸収効果を発揮しやすい。このように、請求項１の木製架構の制振構造では、架構の構面にブレースを架け渡さなくても制振することができる。

請求項２の木製架構の制振構造は、前記低強度部は低降伏点鋼とされ、前記縦枠及び前記横枠に溶接されている。

請求項２の木製架構の制振構造によると、地震時に架構に水平力が作用すると、縦枠及び横枠に溶接された低降伏点鋼が降伏する。これにより低降伏点鋼が塑性変形しながら高い地震エネルギー吸収効果を発揮できる。

請求項３の木製架構の制振構造は、少なくとも前記縦枠が前記柱に固定されている、又は、少なくとも前記横枠が前記横架材に固定されている。

請求項３の木製架構の制振構造では、縦枠が柱に固定されている。又は、横枠が横架材に固定されている。このため、架構の変位に対して縦枠又は横枠が追随し易い。このため縦枠及び横枠の接合部に配置された低強度部が変形し易く、地震エネルギー吸収効果を発揮しやすい。

本発明に係る木製架構の制振構造によると、制振ブレースを用いずに地震の振動を吸収できる。

本発明の第１実施形態に係る木製架構の制振構造を示す立面図である。 本発明の第１実施形態に係る木製架構の制振構造を示す部分拡大断面図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態に係る木製架構が地震力により変形した状態を示す立面図であり、（Ｂ）は縦枠と横枠との接合部が変形した状態を示す部分拡大立面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）と異なる接合部が変形した状態を示す部分拡大立面図である。 本発明の第２実施形態に係る木製架構の制振構造を示す立面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る木製架構の制振構造において、縦枠、横枠及び接合部を同じ材料で形成した変形例を示す部分拡大断面図であり、（Ｂ）は縦枠、横枠及び低強度部を角型鋼管で形成した変形例を示す部分拡大断面図である。

［第１実施形態］
（木製架構）
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る木製架構は、木造建築物である建物１０において、柱１２と、柱１２に架け渡された横架材としての梁１４とで形成された架構である。建物１０は既存の寺社建築であり、柱１２は束石１６に立設された木製の丸柱とされている。また、柱１２の頂部には台輪１８を介して斗２０が設置されている。斗２０は、図示しない軒の荷重を支える組物である。なお、梁１４は建物１０の構造材であり貫（ぬき）とも称されるが、説明を分かり易くするために本明細書においては梁と称す。

（制振構造）
第１実施形態に係る木製架構の制振構造は、柱１２と梁１４とで形成された架構の構面Ｈ１に適用される地震力吸収機構であり、建物１０の耐震補強のために適用される。構面Ｈ１は、図１に示す横方向（Ｘ方向）及び上下方向（Ｈ方向）に沿った平面である。

構面Ｈ１内には、補強枠３０が配置されている。補強枠３０は、縦枠３２と、横枠３４と、縦枠３２と横枠３４との接合部である低強度部３６と、を含んで構成された、三方枠形状の補強フレームである。

縦枠３２は、鋼の無垢材で形成されている。また、縦枠３２は、柱１２の側面（Ｘ方向の端面）に沿って上下方向に配置され、下端部３２Ａが束石１６に接し、上端部３２Ｂが低強度部３６と溶接されている。また、図２に示すように、縦枠３２は、ラグスクリューＳを用いて上下方向に一定間隔で柱１２に固定されている。

横枠３４は、縦枠３２と同様に、鋼の無垢材で形成されている。また、横枠３４は、梁１４の下端面に沿って横方向（Ｘ方向）に配置され、両側の端部３４Ｂがそれぞれ低強度部３６と溶接されている。また、横枠３４は、ラグスクリューＳを用いて横方向に一定間隔で梁１４に固定されている。

低強度部３６は、縦枠３２及び横枠３４を形成する鋼材より降伏強度が小さい低降伏点鋼の無垢材で形成されている。低強度部３６は、柱１２と梁１４との入隅に沿う略Ｌ字形状に形成されている。具体的には、低強度部３６は、上下方向（Ｈ方向）に沿う第１部分３６Ｈと、横方向（Ｘ方向）に沿う第２部分３６Ｘと、で形成されている。第２部分３６Ｘは、第１部分３６Ｈの上端部から横方向に突出して形成されている。なお、本明細書においては、低強度部３６に関して、図２に示した二点鎖線の下側を第１部分３６Ｈ、上側を第２部分３６Ｘとして区別して称している。

（作用・効果）
図３（Ａ）に示すように、地震時などに建物１０に水平力Ｐが左側（Ｌ方向）から右側（Ｒ方向）へ作用すると、柱１２がＲ方向へ倒れるように変位する。このとき、縦枠３２Ｌは、柱１２の左側面に固定されているため、柱１２から引張力を受けてＲ方向へ倒れるように変位する。縦枠３２Ｒは、柱１２の右側面に固定されているため、柱１２から押圧力を受けてＲ方向に倒れるように変位する。

また、水平力Ｐにより、梁１４がＲ方向へ変位する。これにより、梁１４に固定された横枠３４もＲ方向へ変位する。

ここで縦枠３２Ｒに接合された低強度部３６を低強度部３６Ｒ、縦枠３２Ｌに接合された低強度部３６を低強度部３６Ｌとする。図３（Ｂ）に示すように、低強度部３６Ｒにおける第１部分３６Ｈと第２部分３６Ｘとが互いに離れるように（互いの角度θ１が拡がるように）変形する。低強度部３６Ｒは低降伏点鋼で形成されているため、一定量変形すると降伏し、塑性変形する。これにより地震エネルギーが吸収される。

また、図３（Ｃ）に示すように、低強度部３６Ｌにおける第１部分３６Ｈと第２部分３６Ｘとは、互いに近づくように（互いの角度θ２が狭まるように）変形する。低強度部３６Ｌは低降伏点鋼で形成されているため、一定量変形すると降伏し、塑性変形する。これにより地震エネルギーが吸収される。

さらに、地震時には建物１０に左右から交互に外力が作用するため、低強度部３６Ｒ及び低強度部３６Ｌは、何れも、第１部分３６Ｈと第２部分３６Ｘとが接離を繰り返して変形する。この変形により地震エネルギーが吸収される。

また、本実施形態においては、図２に示すように、縦枠３２、横枠３４が、それぞれ柱１２、梁１４にラグスクリューＳで固定されている。このため、地震時の柱１２、梁１４の変位に対し、補強枠３０が追随しやすい。これにより、低強度部３６を変形させ易い。

また、本実施形態における建物１０は寺社建築とされている。寺社建築においては、開口部が他の用途の建築より大きい場合が多い。このため、ブレースなどを用いて制振する場合はブレースが目立ち美観を損ねる。これに対して本実施形態に係る制振構造によれば、ブレース等の斜材を用いないため建物１０の外観に与える影響を少なくできる。さらに、補強枠３０は三方枠形状とされているため、構面Ｈ１における通行の支障になり難い。

［第２実施形態］
第１実施形態において、補強枠３０は三方枠とされ横枠３４は梁１４に固定されているが、第２実施形態における補強枠４０は四方枠とされ、横枠３４は、後述する鴨居２４及び敷居２８に固定されている。以下、第２実施形態に係る木製架構の制振構造について説明するが、第１実施形態と同様の構成には同じ符合を付し、説明は適宜省略する。

図４に示す建物１１では、梁１４の下方において、柱１２間に長押２２が架け渡されている。長押２２は化粧材を兼ねた構造材であり、柱１２に接合されている。また、長押２２の下部には、鴨居２４が接合されている。さらに、柱１２の下部には構造材である梁（貫）２６が架け渡されて柱１２に接合されており、梁２６の下部に、敷居２８が接合されている。

鴨居２４は長押２２に接合されているため、長押２２に追随して変位できる。また、敷居２８は梁２６に接合されているため梁２６に追随して変位できる。

第２実施形態においては、柱１２、鴨居２４、敷居２８で囲まれた構面Ｈ２に、補強枠４０が配置されている。補強枠４０においては、横枠３４が、鴨居２４及び敷居２８のそれぞれに接合されている。また、低強度部３６は、上下に配置されたそれぞれの横枠３４の両端に配置されている。これにより補強枠４０は、四方枠形状とされている。

第２実施形態において横枠３４は、構造材である長押２２及び梁２６に直接接合されておらず、鴨居２４、敷居２８を介して接合されている。横枠３４を直接長押２２及び梁２６に接合しなくても、地震時には長押２２及び梁２６の変位に追随できる。このように、本発明における「横架材」とは、構造材及び構造材に接合された部材を含む。

また、第２実施形態においては補強枠４０が四方枠形状とされている。このため、三方枠形状とされている場合と比較して、低強度部３６の箇所数が多く、地震エネルギーの吸収性能が高い。

なお、横枠３４は、敷居２８に埋め込んでもよい。あるいは、横枠３４の前後（図４における紙面前後方向）の床を嵩上げすれば、横枠３４が通行の支障にならないようにすることができる。

［変形例］
上記実施形態においては、図２に示すように、縦枠３２が柱１２にラグスクリューＳで固定されているが、本発明の実施形態はこれに限らず、縦枠３２は柱１２に固定しなくてもよい。縦枠３２を柱１２に固定しなくても、例えば図３（Ａ）における縦枠３２Ｒのように水平力Ｐによって柱１２から押圧される場合は倒れるように変位できるため、低強度部３６Ｒを変形させることができる。

また、上記実施形態においては、図２に示すように、横枠３４が梁１４にラグスクリューＳで固定されているが、本発明の実施形態はこれに限らず、横枠３４を梁１４に固定しなくてもよい。横枠３４を梁１４に固定しなくても、横枠３４の両端部３４Ｂは低強度部３６に溶接されているため、例えば図３（Ａ）における横枠３４のように水平力Ｐによって変位する。

このように、縦枠３２及び横枠３４の固定は任意であるが、制振性能の観点から、縦枠３２及び横枠３４の少なくとも一方を柱１２又は梁１４に固定することが好ましい。また、少なくとも縦枠３２を柱１２に固定することがさらに好ましい。

また、縦枠３２と柱１２との固定方法及び横枠３４と梁１４との固定方法は、ラグスクリューに限らず、ボルトを用いてもよいし、接着剤を用いてもよい。また、固定間隔は必ずしも一定である必要はなく、固定箇所は一箇所のみでもよい。

また、上記実施形態においては、低強度部３６として低降伏点鋼を用いているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図５（Ａ）に示す補強枠５０のように、縦枠５２、横枠５４、低強度部５６を同じ鋼材を用いて形成してもよい。この場合、低強度部５６の断面寸法（図５（Ａ）に示す寸法Ｗ１及び寸法Ｗ２）を縦枠５２、横枠５４の断面寸法より小さくする。これにより低強度部５６は縦枠５２、横枠５４より塑性変形しやすくなる。

また、図５（Ｂ）に示す補強枠６０のように、縦枠６２及び横枠６４を、それぞれ角型の鋼管Ｐ１、Ｐ２で形成し、低強度部６６を鋼管Ｐ３、Ｐ４で形成してもよい。鋼管Ｐ３及び鋼管Ｐ４は、厚みが薄く形成され、鋼管Ｐ１及び鋼管Ｐ２より低強度とされている。鋼管Ｐ１と鋼管Ｐ３との接触面Ｅ１は溶接され、また、鋼管Ｐ２と鋼管Ｐ４との接触面Ｅ２は溶接され、さらに、鋼管Ｐ３と鋼管Ｐ４との接触面Ｅ３は溶接されている。これにより、低強度部６６は縦枠６２及び横枠６４より塑性変形しやすくなる。

またさらに、上記実施形態の補強枠３０、４０、５０、６０は既存建物の耐震補強に用いられるものとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば建物を新築する際に、柱と梁とで囲まれた構面に配置してもよい。さらに、補強枠３０、４０、５０、６０は、必ずしも外部に露出している必要はない。例えば石膏ボードなどで被覆して、壁体の内部に埋め込んでもよい。このように、本発明は様々な態様で実施することができる。

１２ 柱
１４ 梁（横架材）
２４ 鴨居（横架材）
２８ 敷居（横架材）
３０ 補強枠
３２ 縦枠
３４ 横枠
３６ 低強度部
４０ 補強枠
５０ 補強枠
５６ 低強度部
６０ 補強枠
６６ 低強度部
Ｈ１ 構面
Ｈ２ 構面

Claims (3)

1. 木製の柱と、
   前記柱に架け渡された木製の横架材と、
   前記柱及び前記横架材で形成された架構の構面に配置され、前記柱に沿った縦枠と前記横架材に沿った横枠とを備えた鉄骨製の補強枠と、
   前記縦枠及び前記横枠の接合部に配置され前記縦枠及び前記横枠より降伏強度が小さい低強度部と、
   を備えた木製架構の制振構造。
2. 前記低強度部は低降伏点鋼とされ、前記縦枠及び前記横枠に溶接されている、請求項１に記載の木製架構の制振構造。
3. 少なくとも前記縦枠が前記柱に固定されている、又は、少なくとも前記横枠が前記横架材に固定されている、請求項１又は請求項２に記載の木製架構の制振構造。